一种锂离子电池用电解液及包括该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种适用于高能量密度的锂离子电池用电解液及包括该电解液的锂离子电池，其中第一添加剂(包括三甲基硅基异氰酸酯/异氰酸丙基三乙氧基硅烷)和第二添加剂(包括三氟化硼甲基硫酸锂/三氟化硼三氟乙基硫酸锂)联用，第一添加剂中的异氰酸酯基团可在正极表面聚合形成钝化膜，同时第二添加剂中的三氟化硼官能团可参与正极成膜，二者的协同作用对正极起到高效保护，抑制金属离子溶出催化电解液副反应分解，提高电芯高温性能和防过充安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用电解液及包括该电解液的锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种适用于高能量密度锂离子电池用电解液及包括该电解液的锂离子电池。
技术介绍
近年来，锂离子电池在智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等领域得到了广泛的应用。随着锂离子电池的广泛应用，消费者对锂离子电池的使用环境、需求不断提高，这就要求锂离子电池能够具有高低温性能兼顾的特性。但是，锂离子电池在使用过程中存在安全隐患，当电池处于过充等一些滥用情况下容易发生严重的安全事故，起火甚至爆炸。电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的性能影响重大。为了解决这些问题，通过向电解液中添加防过充添加剂(如联苯等)能够改善安全性能，但这些添加剂的使用会导致锂离子电池的电化学性能严重劣化。因此开发出能够在不影响锂离子电池的电化学性能的前提下，并起到安全保障的锂离子电池电解液是目前迫切需要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了改善现有技术的不足，提供一种锂离子电池用电解液及包括该电解液的锂离子电池，所述锂离子电池在具有高安全性的同时还具有良好的高低温性能。为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：一种电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、第一添加剂、第二添加剂和锂盐，所述第一添加剂包括三甲基硅基异氰酸酯和/或异氰酸丙基三乙氧基硅烷；所述第二添加剂包括三氟化硼甲基硫酸锂和/或三氟化硼三氟乙基硫酸锂。根据本专利技术，所述第一添加剂的加入量和所述第二添加剂的加入量的比值(重量比)为0.2-10:1，例如为0.2:1、0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1、8.5:1、9:1、9.5:1、10:1。根据本专利技术，所述三甲基硅基异氰酸酯和/或异氰酸丙基三乙氧基硅烷的加入量为电解液总质量的0.2-5wt.％，如0.2wt.％、0.3wt.％、0.4wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％、0.7wt.％、0.8wt.％、0.9wt.％、1.1wt.％、1.2wt.％、1.3wt.％、1.4wt.％、1.5wt.％、1.6wt.％、1.7wt.％、1.8wt.％、1.9wt.％、2.0wt.％、2.3wt.％、2.5wt.％、2.8wt.％、3.0wt.％、3.3wt.％、3.5wt.％、3.8wt.％、4.0wt.％、4.3wt.％、4.5wt.％、4.8wt.％或5.0wt.％。根据本专利技术，所述三氟化硼甲基硫酸锂和/或三氟化硼三氟乙基硫酸锂的加入量为电解液总质量的0.2-1.5wt.％，如0.2wt.％、0.3wt.％、0.4wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％、0.7wt.％、0.8wt.％、0.9wt.％、1.1wt.％、1.2wt.％、1.3wt.％、1.4wt.％或1.5wt.％。根据本专利技术，所述第一添加剂和所述第二添加剂均可通过商业途径购买获得。根据本专利技术，所述电解液还包括第三添加剂，所述第三添加剂包括丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、1,2-双(氰乙氧基)乙烷、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的一种或两种以上。根据本专利技术，所述第三添加剂的加入量为电解液总质量的0-8wt.％，如1wt.％、2wt.％、3wt.％、4wt.％、5wt.％、6wt.％、7wt.％或8wt.％。根据本专利技术，所述的非水有机溶剂选自环状碳酸酯中的至少一种与线性碳酸酯和线性羧酸酯两者中的至少一种按任意比例混合的混合物。优选地，所述的环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一种，所述的线性碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种，所述的线性羧酸酯选自丙酸乙酯、丙酸丙酯和乙酸丙酯中的至少一种。根据本专利技术，所述锂盐选自双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂和六氟磷酸锂中的至少一种。根据本专利技术，所述锂盐的加入量占电解液总质量的13-20wt.％，例如13wt.％、14wt.％、15wt.％、16wt.％、17wt.％、18wt.％、19wt.％或20wt.％。本专利技术还提供一种电解液的制备方法，所述方法包括如下步骤：将非水有机溶剂、第一添加剂、第二添加剂和锂盐混合，其中，所述第一添加剂包括三甲基硅基异氰酸酯和/或异氰酸丙基三乙氧基硅烷；所述第二添加剂包括三氟化硼甲基硫酸锂和/或三氟化硼三氟乙基硫酸锂。示例性地，所述方法包括如下步骤：在充满氩气水氧含量合格的手套箱中，准备有机溶剂，然后往其中快速加入充分干燥的锂盐、第一添加剂和第二添加剂，制备得到所述电解液。本专利技术还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括上述的电解液。根据本专利技术，所述锂离子电池还包括正极片、负极片、置于正极片和负极片之间的隔膜；所述正极片包括正极集流体和涂覆在其上的正极活性物质、导电剂和粘结剂的混合层；所述负极片包括负极集流体和涂覆在其上的负极活性物质、导电剂和粘结剂的混合层。根据本专利技术，所述的正极活性物质为钴酸锂或经过Al、Mg、Ti、Zr中一种或多种元素掺杂包覆处理的钴酸锂，或为具有尖晶石结构或橄榄石结构的锂金属化合物；所述的正极活性物质的中值粒径D50为10-26μm，比表面积为0.1-0.4m2/g。根据本专利技术，所述的正极材料在涂布时，其压实密度为3.9-4.4mg/cm3。根据本专利技术，所述的负极活性物质为石墨或含1-15wt.％SiOx/C或Si/C的石墨复合材料；所述的负极活性物质的中值粒径D50为8-25μm，比表面积为0.7-5.0m2/g。根据本专利技术，所述的负极材料在涂布时，其压实密度为1.60-1.85mg/cm3。根据本专利技术，所述隔膜包括基体和涂覆在所述基体上的无机颗粒和聚合物的复合层，复合层的厚度为1～5μm。根据本专利技术，所述无机颗粒和聚合物的复合层中包括氧化钛和聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物的混合物。根据本专利技术，所述锂离子电池的充电截止电压在4.45V及以上。本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种适用于高能量密度的锂离子电池用电解液及包括该电解液的锂离子电池，其中第一添加剂(包括三甲基硅基异氰酸酯/异氰酸丙基三乙氧基硅烷)和第二添加剂(包括三氟化硼甲基硫酸锂/三氟化硼三氟乙基硫酸锂)联用，第一添加剂中的异氰酸酯基团可在正极表面聚合形成钝化膜，同时第二添加剂中的三氟化硼官能团可参与正极成膜，二者的协同作用对正极起到高效保护，抑制金属离子溶出催化电解液副反应分解，提高电芯高温性能和防过充安全性能，同时，第二添加剂(包括三氟化硼甲基硫酸锂/三氟化硼三氟乙基硫酸锂)在负极表面参与形成坚固且阻抗较低的复合SEI膜，低阻抗SEI膜在循环过程中不易被破坏重组，有效抑制电解液在负极表面的还原分解，显著改善了负极界面化学动力学性能，供锂离子高效迁移，有效降低电池内本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其中，所述电解液包括非水有机溶剂、第一添加剂、第二添加剂和锂盐，所述第一添加剂包括三甲基硅基异氰酸酯和/或异氰酸丙基三乙氧基硅烷；所述第二添加剂包括三氟化硼甲基硫酸锂和/或三氟化硼三氟乙基硫酸锂。/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其中，所述电解液包括非水有机溶剂、第一添加剂、第二添加剂和锂盐，所述第一添加剂包括三甲基硅基异氰酸酯和/或异氰酸丙基三乙氧基硅烷；所述第二添加剂包括三氟化硼甲基硫酸锂和/或三氟化硼三氟乙基硫酸锂。


2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述第一添加剂的加入量和所述第二添加剂的加入量的比值(重量比)为0.2-10:1。


3.根据权利要求1或2所述的电解液，其中，所述三甲基硅基异氰酸酯和/或异氰酸丙基三乙氧基硅烷的加入量为电解液总质量的0.2-5wt.％。


4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其中，所述三氟化硼甲基硫酸锂和/或三氟化硼三氟乙基硫酸锂的加入量为电解液总质量的0.2-1.5wt.％。


5.根据权利要求1-4任一项所述的电解液，其中，所述电解液还包括第三添加剂，所述第三添加剂包括丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、1,2-双(氰乙氧基)乙烷、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：母英迪，王龙，王海，李素丽，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44