含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂、电解液及其电池制造技术

本发明专利技术公开了一种含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂、电解液及其电池，本发明专利技术提供的含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂由铯化合物、硅基磷酸酯和含磷锂盐复合而成。通过铯化合物、硅基磷酸酯和含磷锂盐的协同作用，改变正负极界面成分，在正负极界面上形成可在高电压稳定存在的复合界面膜，该复合界面膜能有效的改善高电压电池的界面特性，降低电解液的副反应，提高锂离子电池的电化学性能。而且具有添加量小、成本低和合成简单等优点，易于实现，利于广泛推广应用。

【技术实现步骤摘要】
含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂、电解液及其电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂、电解液及其电池。
技术介绍
锂离子电池具有高比能量、高比功率、高转换率、长寿命、无污染等优点，得到了快速普及，其应用逐步从便携式电子产品和通讯工具转向动力型电源领域，锂电池行业具备良好发展态势，2019年锂离子电池的产能已达到了198GWh，预计到2030年，产能将达到3392GWh，增长近17倍。然而随着科学技术和应用领域的拓展，对锂离子电池的能量密度和循环性能提出了更高的要求，提高材料的工作电压或是开发高电压的正极材料可以提高锂离子电池的能量密度，因此发展高电压电池以提高能量密度势在必行。然而在高电压下，正极材料界面会和电解液发生副反应，而电解液的分解产物会在正负极表面形成较厚的介质层，导致电池阻抗的增加，引起电池循环性能恶化。然而大部分的添加剂在高电压下氧化分解的较为严重，引起电池性能恶化、甚至无法循环。申请号为201810874188.0，专利名称为长寿命锂离子动力电池用功能型电解液及其制备方法，通过在电解液中添加复合添加剂，如：碳酸亚乙烯酯VC等，再加入铯离子提高电池的循环寿命，然而在高电压下碳酸亚乙烯酯VC会存在大量的分解，恶化电池的性能，此外很多含铯化合物在高电压下会加重副反应，导致效率下降，尤其在全电池中，循环性能恶化，高电压兼容性差。申请号201610896487.5，专利名称为铷铯化合物的新用途、高电压电解液添加剂、高电压电解液及锂离子电池，通过在电解液中添加铷铯化合物添加剂，提高电池的倍率性能，提高三元和高电压镍锰酸锂半电池的倍率性能，然而单一的含铯化合物添加剂在高电压下存在分解，无法在正负极界面上形成稳定的界面膜，会导致效率下降，此外虽然含铯添加剂可以提高半电池的倍率性能和循环性能，但在全电池中，对石墨负极存在破坏，引起全电池的倍率性能和循环性能恶化。为此，研发一种能在高电压下复合添加剂发生氧化还原反应，在正负极的界面上形成稳定的界面膜，有效的降低副反应，提高电池的电化学性能，改善电池循环性能的添加剂、电解液及其电池为当世之所需。
技术实现思路
针对上述的不足，本专利技术目的之一在于，提供一种含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂，该含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂能改变正负极界面成分，形成可在高电压稳定存在的复合界面膜，降低电解液的副反应，提高电池效率和循环性能。本专利技术目的之二在于，提供一种含有上述含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂的含铯高电压锂离子电池电解液。本专利技术目的之三在于，提供一种含有上述含铯高电压锂离子电池电解液的高电压锂离子电池。为实现上述目的，本专利技术所提供的技术方案是：一种含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂，其由铯化合物、硅基磷酸酯和含磷锂盐复合而成。作为本专利技术的一种优选方案，所述铯化合物选自乙酸铯、三氟乙酸铯、叠氮化铯、氟铝酸铯、甲酸铯、甲磺酸铯、二乙酸铯、乙酰丙酮铯、丙酸铯、三[N,N-双(三甲基硅烷)胺]铯、铯硫氰酸盐、新戊酸铯、六氟磷酸铯、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺铯、草酸铯、甲醇铯、丙烯酸铯、硝酸铯、十二氢十二硼酸铯、四氟硼酸铯和铯十三氟庚酸盐中的一种或多种。作为本专利技术的一种优选方案，所述硅基磷酸酯选自三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、双(三甲基硅基)亚磷酸盐、双(三甲基甲硅烷基)三氟磷酸乙酰酯、(2-三甲基甲硅烷基氧基羰基乙基)磷酸二甲酯、二[2-(三甲基硅烷基)乙基]二异丙基氨基磷酸酯、三(叔丁基二甲硅烷基)亚磷酸盐、三甲基硅烷二乙基磷酰乙酸酯、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯、二乙基三甲基硅基亚磷酸酯、三甲基甲硅烷基聚磷酸、三甲基硅基二氢化磷酸酯、单(三甲硅基)亚磷酸酯、双三甲基硅基磷酸氢酯、双(三甲基硅基)三丁基锡磷酸盐、三甲基硅多磷酸盐和三(叔丁基二甲硅烷基)亚磷酸盐中的一种或多种。作为本专利技术的一种优选方案，所述含磷锂盐选自二氟磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、氨基甲酰磷酸二锂盐、乙酰磷酸锂盐、乙酰磷酸锂钾盐的一种或多种。一种含铯高电压锂离子电池电解液，其包括锂盐、有机溶剂和所述的含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂。作为本专利技术的一种优选方案，所述含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂中的铯化合物的添加比例为所述含铯高电压锂离子电池电解液的质量百分比为0.05-3％。作为本专利技术的一种优选方案，所述含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂中的硅基磷酸酯的添加比例为所述含铯高电压锂离子电池电解液的质量百分比为0.1-3％。作为本专利技术的一种优选方案，所述含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂中的含磷锂盐的添加比例为所述含铯高电压锂离子电池电解液的质量百分比为0.1-3％。作为本专利技术的一种优选方案，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、二氧戊烷、1,2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、二甲基亚砜、环丁砜中的一种或几种按任意比例混合的混合溶剂。作为本专利技术的一种优选方案，所述锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、双草酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂，所述锂盐在所述含铯高电压锂离子电池电解液中的摩尔浓度范围为0.5～3mol/L。一种高电压锂离子电池，其包括正极、负极、隔膜和所述的含铯高电压锂离子电池电解液。所述高电压锂离子电池的充电截止电压为4.5～5V。本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂由铯化合物、硅基磷酸酯和含磷锂盐复合而成，通过铯化合物、硅基磷酸酯和含磷锂盐的协同作用，改变正负极界面成分，在正负极界面上形成可在高电压稳定存在的复合界面膜，该复合界面膜能有效的改善高电压电池的界面特性，降低电解液的副反应，提高锂离子电池的电化学性能。而且具有添加量小、成本低和合成简单等优点，易于实现，利于广泛推广应用。下面结合实施例和说明书附图，对本专利技术作进一步说明。附图说明图1为实施例1的充放电曲线图。图2为实施例1、对比例1和对比例2的循环曲线图。图3为对比例15的充放电曲线图。具体实施方式实施例1：含铯高电压锂离子电池电解液的制备：在充满氩气的手套箱中，将碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯以1:1质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.05％的乙酸铯、1％三(三甲基硅烷)亚磷酸酯和2％二氟磷酸锂，再缓慢加入锂盐LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到含铯高电压锂离子电池电解液A1。高电压锂离子电池的制备：将LiNi0.5Mn1.5O4(LNMO)作为正极活性材料，炭黑作为导电添加剂，以羧甲基纤维素(CMC)、苯乙烯与丁二烯的共聚物(SBR)为粘结剂，按照质量比为92:5:1:2在水中混合均匀后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂，其特征在于，其由铯化合物、硅基磷酸酯和含磷锂盐复合而成。/n

【技术特征摘要】
1.一种含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂，其特征在于，其由铯化合物、硅基磷酸酯和含磷锂盐复合而成。


2.根据权利要求1所述的含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂，其特征在于，所述铯化合物选自乙酸铯、三氟乙酸铯、叠氮化铯、氟铝酸铯、甲酸铯、甲磺酸铯、二乙酸铯、乙酰丙酮铯、丙酸铯、三[N,N-双(三甲基硅烷)胺]铯、铯硫氰酸盐、新戊酸铯、六氟磷酸铯、双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺铯、草酸铯、甲醇铯、丙烯酸铯、硝酸铯、十二氢十二硼酸铯、四氟硼酸铯和铯十三氟庚酸盐中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂，其特征在于，所述硅基磷酸酯选自三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、双(三甲基硅基)亚磷酸盐、双(三甲基甲硅烷基)三氟磷酸乙酰酯、(2-三甲基甲硅烷基氧基羰基乙基)磷酸二甲酯、二[2-(三甲基硅烷基)乙基]二异丙基氨基磷酸酯、三(叔丁基二甲硅烷基)亚磷酸盐、三甲基硅烷二乙基磷酰乙酸酯、双三甲基硅基化乙烯基磷酸酯、二乙基三甲基硅基亚磷酸酯、三甲基甲硅烷基聚磷酸、三甲基硅基二氢化磷酸酯、单(三甲硅基)亚磷酸酯、双三甲基硅基磷酸氢酯、双(三甲基硅基)三丁基锡磷酸盐、三甲基硅多磷酸盐和三(叔丁基二甲硅烷基)亚磷酸盐中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂，其特征在于，所述含磷锂盐选自二氟磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、氨基甲酰磷酸二锂盐、乙酰磷酸锂盐、乙酰磷酸锂钾盐的一种或多种。


5.一种含铯高电压锂离子电池电解液，其特征在于，其包括锂盐、有机溶剂和权利要求1-4中任意一项所述的含铯高电压锂离子电池电解液复合添加剂。

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【专利技术属性】
技术研发人员：詹元杰，黄学杰，武怿达，马晓威，
申请(专利权)人：松山湖材料实验室，
类型：发明
国别省市：广东;44