一种锂离子电池电解液及锂离子二次电池制造技术

发明专利技术人提供了一种包含锰元素的正极活性材料的锂离子二次电池及其电解液，包括：锂盐；非水有机溶剂；式Ⅰ所示的化合物，

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液及锂离子二次电池
本专利技术涉及锂离子电池的电解液及锂离子二次电池。
技术介绍
近年来，便携式电子产品，例如照相机、数码摄像机、移动电话、笔记本电脑等在人们的日常生活中得到广泛的应用。其中，减小尺寸，减轻重量，延长使用寿命是便携式电子产品发展的趋势与要求。因此，开发与便携式电子产品相配套的电源产品，尤其是开发能够提供高能量密度、长循环寿命的轻量化二次电池成为电池行业发展的迫切要求。以锰酸锂为代表的含锰材料自然资源丰富、成本较低、工作电压平台高及对环境毒性小等优点，但它的循环性能及高温稳定性差，主要原因是含锰材料容易发生锰溶出，尤其是在酸性条件下。而目前的电解液主要以六氟磷酸锂为锂盐，六氟磷酸锂在循环和存储过程中，容易产生氟化氢，氟化氢催化锰酸锂等含锰化合物发生锰溶解，导致正极大量破坏，而溶出的锰元素会在负极沉积，进而破坏阳极。导致负极SEI膜破坏，造成锂离子电池循环性能下降。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供一种锂离子电池电解液及锂离子二次电池，以改善含锰元素正极锰溶出的问题。为实现上述目的，在本专利技术的第一方面，专利技术人提供了一种锂离子电池电解液，包括：锂盐；非水有机溶剂；式Ⅰ所示的化合物，其中R1-R6各自独立地选自卤原子、取代或未取代的C1～20的烷基、取代或未取代的C2～20的烯基、取代或未取代C6～26的芳基、取代或未取代C1～20的烷氧基、取代或未取代C6～26的芳氧基中的一种；其中，所述卤原子为氟原子、氯原子或溴原子；式Ⅱ所示的化合物，其中R21、R22、R23各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基、取代或未取代的C2～20炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的苯基中的一种；式Ⅲ所示的化合物，其中，R11、R12、R13、R14、R15、R16各自独立地选自取代或未取代C1～10的烷烃基、取代或未取代碳原子数为C6～26的芳基中的一种。在本专利技术的第二方面，本专利技术提供了一种锂离子二次电池，包括：包含正极活性物质的正极，所述正极活性物质包含锰元素；包含负极活性物质的负极和本专利技术第一方面所述的电解液。相比于现有技术，本专利技术提供的锂离子电池电解液具有以下有益效果：式Ⅰ所示的除酸添加剂能够有效的与锂离子二次电池在运行过程中产生的水和氟化氢反应，生成氟化硅类产物覆盖在阴阳极表面，保护阴阳极；式Ⅱ所示的阴极配位添加剂可利用硼酸酯类化合物的缺电子结构，与阴极进行配位，达到保护阴极，抑制锰溶出的作用；式Ⅲ所示的成膜添加剂可以减少锰溶出，阳极成膜可以减少锰对负极的破坏。三者相互配合，共同作用，使得正负极成膜更加均匀致密，有效的减少锰溶出，从而提高锂离子二次电池的循环性能。。因此，锂离子二次电池电解液中包括式Ⅰ所示化合物、式Ⅱ所示硼酸硅脂类化合物、式Ⅲ所示环硅氧烷类成膜添加剂，能有效的去除电池运行过程中生产的氟化氢，使阴阳极有效形成致密膜，抑制阴极中锰的析出，减少所析出的锰对阳极的破坏，有效改善电池的循环性能和存储性能。具体实施方式为详细说明技术方案的
技术实现思路
、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例详予说明。如本文所用，除非另有定义，术语“取代的”表示所指基团的至少一个氢被选自卤素如F、Br或Cl、羟基、硝基、氰基、氨基(如NH2、NH(Rl00)或N(Rl01)(R102)，其中Rl00、Rl01和R102可相同或不同，且独立地选自Cl至Cl0烷基、酰胺基、肼基、腙基、羧基、取代和未取代的烷基、取代和未取代的烷氧基、取代和未取代的脂环族有机基团、取代和未取代的芳基、取代和未取代的烯基、取代和未取代的炔基、取代和未取代的杂芳基和取代和未取代的杂环烷基中的至少一个官能团取代。本专利技术第一方面提供的锂离子电池电解液包括：锂盐,非水有机溶剂；除酸添加剂，式Ⅰ所示的化合物其中R1-R6各自独立地选自卤原子、取代或未取代的C1～20的烷基、取代或未取代的C2～20的烯基、取代或未取代C6～26的芳基、取代或未取代C1～20的烷氧基、取代或未取代C6～26的芳氧基中的一种；其中，所述卤原子为氟原子、氯原子或溴原子；式Ⅱ所示的化合物，其中R21、R22、R23各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基、取代或未取代的C2～20炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的苯基中的一种；式Ⅲ所示的化合物，其中，R11、R12、R13、R14、R15、R16各自独立地选自取代或未取代C1～10的烷烃基、取代或未取代碳原子数为C6～26的芳基中的一种。其中：式Ⅰ所示的化合物作为除酸添加剂，能够有效的与锂离子二次电池在运行过程中产生的水和氟化氢反应，生成氟化硅类产物覆盖在阴阳极表面，保护阴阳极；式Ⅱ所示的硼酸酯类化合物作为阴极配位添加剂，可利用硼酸酯类化合物的缺电子结构，与阴极进行配位，达到保护阴极，抑制锰溶出的作用；式Ⅲ所示的成膜添加剂可以减少锰溶出，阳极成膜可以减少锰对负极的破坏。进一步地，所述式Ⅰ所示的除酸添加剂满足R1-R6各自独立的选自取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C2～10烯基、取代或未取代的C6～26的芳基中的一种。所述式Ⅱ所示的阴极配位添加剂满足R21、R22、R23各自独立的选自氢原子、取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C2～10烯基、取代或未取代的C2～10炔基、取代或未取代的苯基中的一种。进一步地，所述式Ⅰ所示的除酸添加剂满足在R1-R6中，用于对所述烷基、烯基、芳基、烷氧基、芳氧基进行取代的取代基选自卤原子、磺酸基或磺酰基；其中，所述卤原子为氟原子、氯原子或溴原子；式Ⅱ所示的阴极配位添加剂满足：在R21、R22、R23中，用于对所述烷基、烯基、芳基、炔基、苯基进行取代的取代基为卤原子，卤原子为氟原子、氯原子、溴原子；式Ⅲ所示的成膜添加剂满足：在R11、R12、R13、R14、R15、R16中，用于对所述烷氧基、芳基、进行取代的取代基取代基为卤原子；其中，所述卤原子为卤原子为氟原子、氯原子、溴原子；取代基的种类及数量对于添加剂的性能影响较大，特别是卤代的添加剂，由于卤原子较强的电负性，使得卤代的添加剂整体的电子云分布与未卤代的添加剂的电子云分布存在较大的差别，从而造成添加剂与正负极膜络合的能力明显增强，使得添加剂与正负极之间成膜的作用力大大增强，因此有效地提高了成膜添加剂的成膜作用。进一步地，式Ⅰ所示的化合物选自以下化合物中的一种或几种：式Ⅱ所示的化合物选自硼酸甲酯、硼酸乙酯以及硼酸丙酯中的一种或多种；式Ⅲ所示的化合物选自六甲基环三硅氧烷、五甲基一苯基环三硅氧烷以及六氟甲基环三硅氧烷中的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液,包括：/n锂盐；/n非水有机溶剂；/n式Ⅰ所示的化合物，/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液,包括：
锂盐；
非水有机溶剂；
式Ⅰ所示的化合物，



其中R1-R6各自独立地选自卤原子、取代或未取代的C1～20的烷基、取代或未取代的C2～20的烯基、取代或未取代C6～26的芳基、取代或未取代C1～20的烷氧基、取代或未取代C6～26的芳氧基中的一种；其中，所述卤原子为氟原子、氯原子或溴原子；
式Ⅱ所示的化合物，



其中R21、R22、R23各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1～20烷基、取代或未取代的C2～20烯基、取代或未取代的C2～20炔基、取代或未取代的C6～26芳基、取代或未取代的苯基中的一种；
式Ⅲ所示的化合物，



其中，R11、R12、R13、R14、R15、R16各自独立地选自取代或未取代C1～10的烷烃基、取代或未取代碳原子数为C6～26的芳基中的一种。


2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，
R1-R6各自独立的选自取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C2～10烯基、取代或未取代的C6～26的芳基中的一种；
R21、R22、R23各自独立的选自氢原子、取代或未取代的C1～10烷基、取代或未取代的C2～10烯基、取代或未取代的C2～10炔基、取代或未取代的苯基中的一种。


3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于
在R1-R6中，用于对所述烷基、烯基、芳基、烷氧基、芳氧基进行取代的取代基选自卤原子、磺酸基或磺酰基；其中，所述卤原子为氟原子、氯原子或溴原子；
在R21、R22、R23中，用于对所述烷基、烯基、芳基、炔基、苯基进行取代的取代基为卤原子，卤原子为氟原子、氯原子、溴原子；
在R11、R12、R13、R14、R15、R16中，用于对所述烷氧基、芳基进行取代的取代基为卤原子；其中，所述卤原子为卤原子为氟原子、氯原子、溴原子。

【专利技术属性】
技术研发人员：史松君，林明峰，邢柯，胡贤飞，来佑磊，金海族，李志强，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35