电解液及锂离子电池和车辆制造技术

本发明专利技术公开了电解液及锂离子电池和车辆。其中，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，R

【技术实现步骤摘要】
电解液及锂离子电池和车辆
本专利技术属于电池领域，具体而言，涉及电解液及锂离子电池和车辆。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、比能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、对环境污染小等优点，已经广泛应用于各类电子消费品和动力电池市场。为了满足电动汽车高续航里程、可在高低温环境正常使用、可快速充电以及具有长使用寿命的要求，需要锂离子二次电池具有更高的能量密度、更优异的高温性能、功率特性以及长循环性能。然而，目前纯电动汽车的续航里程还普遍不足，基本都在600Km以内，不能满足消费者的长续航里程需求。而传统燃油车对环境的不友好，以及国内碳配额、碳积分等政策的推行使得各汽车厂商在减排、节能方面加快开发。虽然将锂二次电池应用于传统燃油车，可提高汽车的续航里程，同时可回收汽车制动时能量，怠速行驶采用电池驱动，可大量降低碳排放，但汽车启动及行驶过程中制动时会产生大功率的充放电，这种瞬间的充放电倍率可达20～60C，而目前动力电池的功率特性普遍不佳，基本只能满足2C以内的充放电，因此亟待开发出高功率的动力电池。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出电解液及锂离子电池和车辆。将该电解液用于电池中可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能，使电池具有更长的使用寿命。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种电解液。根据本专利技术的实施例，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，其中，R1、R2、R3的可选范围分别独立地为氟取代或未取代的C1～C20烷基、氟取代或未取代的C1～C20烯基、氟取代或未取代的C1～C20炔基、氟取代或未取代的芳基、氟取代或未取代磺酰基，且R1、R2和R3中至少之一为氟取代或未取代磺酰基。专利技术人发现，在电解液中添加如式(I)所示的胺基环硼酸酯化合物作为添加剂时，胺基环硼酸酯化合物可在电池正负极形成薄且稳定的界面膜，降低成膜阻抗，其中，成膜成分含有的硼具有空电子轨道，可提高Li+在SEI膜内的迁移速率，提升倍率性能；同时该化合物中氮含有孤电子对，可络合正极溶出金属离子，抑制溶出金属离子对负极SEI膜的破坏，改善循环寿命；进一步地，在式(I)所示的胺基环硼酸酯化合物中引入磺酰基可进一步使化合物的HOMO值升高、LUMO值降低，从而更易于在正负极表面形成界面膜，且反应产物(亚)硫酸盐或(亚)磺酸盐更稳定，对提高正负极界面膜稳定性，提升循环性能的效果更为显著。由此，将具有本专利技术上述组成的电解液用于电池中可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能，使电池具有更长的使用寿命，有效解决了现有的动力电池难以适应汽车启动及行驶过程中制动产生的大功率充放电的问题。另外，根据本专利技术上述实施例的电解液还可以具有如下附加的技术特征：在本专利技术的一些实施例中，所述胺基环硼酸酯化合物包括以下几种化合物中的至少之一：在本专利技术的一些实施例中，所述胺基环硼酸酯化合物在所述电解液中的质量百分含量为0.05～10wt％。在本专利技术的一些实施例中，所述添加剂进一步包括：选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丙烯磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙基磷酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、丁二酸酐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三烯丙基磷酸酯、三炔丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中的至少之一。在本专利技术的一些实施例中，所述电解液至少满足以下条件之一：所述锂盐为选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂和二氟草酸磷酸锂中的至少之一；所述有机溶剂为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的至少之一；所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.01～3mol/L。根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提出了一种锂离子电池。根据本专利技术的实施例，该锂离子电池包括上述电解液。相对于现有技术，该电池具有较好的倍率性能和循环性能，即便在高倍率放电条件下也能获得较高的容量保持率，且使用寿命长，能够有效解决现有动力电池难以适应汽车启动及行驶过程中制动产生的大功率充放电的问题，在电动车辆领域具有广阔的应用前景。在本专利技术的一些实施例中，所述锂离子电池包括：正极片、负极片、隔离膜、上述电解液和壳体，所述正极片包括正极集流体和设在所述正极集流体上的正极活性材料层；所述负极片包括负极集流体和设在所述负极集流体上的负极活性材料层；所述隔膜设在所述正极片和所述负极片之间；所述壳体用于容纳并封装所述正极片、所述负极片、所述隔离膜和所述电解液。在本专利技术的一些实施例中，所述正极活性材料为选自LiCoO2、LiMn2O4、LiMnO2、Li2MnO4、LiFePO4、Li1+aMn1-xMxO2、LiCo1-xMxO2、LiFe1-xMxPO4、LiMn2-yMyO4和Li2Mn1-xO4中的至少之一，M为选自Ni、Co、Mn、Al、Cr、Mg、Zr、Mo、V、Ti、B、F和Y中的至少之一，0≤a<0.2，0≤x≤1，0≤y≤1。在本专利技术的一些实施例中，所述负极活性材料为选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、钛酸锂、硅、硅氧和硅碳合金中的至少之一。根据本专利技术的第三个方面，本专利技术提出了一种车辆。根据本专利技术的实施例，该车辆包括上述锂离子电池。现对于现有技术，该车辆不仅续航能力更稳定，而且具有较长的使用寿命。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例。下面描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提出了一种电解液。根据本专利技术的实施例，该电解液包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，其中，R1、R2、R3的可选范围分别独立地为氟取代或未取代的C1～C20烷基、氟取代或未取代的C1～C20烯基、氟取代或未取代的C1～C20炔基、氟取代或未取代的芳基、氟取代或未取代磺酰基，且R1、R2和R3中至少之一为氟取代或未取代磺酰基。将该电解液用于电池中可以显著提高电池的倍率性能和循环寿命，尤其是电池在高充放电倍率下的循环性能，使电池具有更长的使用寿命，有效解决了现有的动力电池难以适应汽车启动及行驶过程中制动产生的大功率充放电的问题。下面对本专利技术上述实施例的电解液进行详细描述。专利技术人发现，在电解液中添加如式(I)所示的胺基环硼酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括：锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如式(I)所示胺基环硼酸酯化合物，



其中，R1、R2、R3的可选范围分别独立地为氟取代或未取代的C1～C20烷基、氟取代或未取代的C1～C20烯基、氟取代或未取代的C1～C20炔基、氟取代或未取代的芳基、氟取代或未取代磺酰基，且R1、R2和R3中至少之一为氟取代或未取代磺酰基。


2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述胺基环硼酸酯化合物包括以下几种化合物中的至少之一：





3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述胺基环硼酸酯化合物在所述电解液中的质量百分含量为0.05～10wt％。


4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述添加剂进一步包括：选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丙烯磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙基磷酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、丁二酸酐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三烯丙基磷酸酯、三炔丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯中的至少之一。


5.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，至少满足以下条件之一：
所述锂盐为选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂和二氟草酸磷酸锂中的至少之一；
所述有机溶剂为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪坤光，齐士博，吕豪杰，
申请(专利权)人：昆山宝创新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32