一种锂离子电池非水电解液、锂离子电池以及制造方法技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，按在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量，所述添加剂包括组分A，组分B和组分C，所述组分A为0.1％‑3％；所述组分B为10％‑80％；所述组分C为0.1％‑3％；组分B能够提高电解液的氧化分解电位，能够在负极表面形成钝化膜，提高了电解液的循环性能，组分A可以有效抑制钴元素从钴酸锂正极中析出，组分C可以在负极形成的含硫化合物可以改善负极钝化膜的形貌，有效降低负极钝化膜的阻抗，本发明专利技术提供一种高温循环特性好并且高温存储中产气少，同时低温性能良好的锂离子电池非水电解液，本发明专利技术还提供一种包括上述锂离子电池非水电解液的锂离子电池和制造锂离子电池的制造方法。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池非水电解液、锂离子电池以及制造方法
本专利技术涉及锂离子电池电解液
，特别涉及一种锂离子电池非水电解液、锂离子电池以及制造方法。
技术介绍
随着移动技术发展，人们对消费类锂离子电池的性能有了更高的要求，需要开发更高性能的锂离子电池。目前，为提高锂离子电池的性能，一种有效的方法是提高电池的工作电压从而增加电池的能量密度。但是，现有的常见商业化电解液适用于4.4V-4.45V体系，如碳酸酯类电解液，在4.45V-4.5V的电压下工作时碳酸酯类化合物容易发生氧化分解，一方面，其部分产物会沉积在电极表面，增加电池的阻抗，严重恶化电池的电化学性能，另一方面，分解产生的气体会导致电池鼓胀，带来安全隐患，为提高电解液在高电压(4.45～4.5V)下的稳定性，目前一种实用的方法是在该类电解液中加入氟代溶剂(典型者如DFEA)，降低电解液在高电压下的分解速度。据文献报道(ElectrochemistryCommunications44(2014)34–37)，一些氟代碳酸酯溶剂能够明显改善高电压锂离子电池的高温循环性能，但是存在以下缺点，虽然采用此类溶剂的锂离子电池的高温循环性能得到改善，但电池在高于60℃的高温下储存时产气更加严重，造成了明显的安全隐患。国际公开专利WO2016/02589A1公开的，加入氟代羧酸酯作为电解液溶剂可以提高高电压锂离子电池的高温循环性能，但是存在以下缺点，该类化合物会加剧电池在高温存储时的膨胀，带来安全风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提供一种高温循环特性好并且高温存储中产气少，同时低温性能良好的锂离子电池非水电解液，进一步提供一种包括上述锂离子电池非水电解液的锂离子电池和制造锂离子电池的制造方法。为实现上述目的，本专利技术提供了一种锂离子电池非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，按在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量，所述添加剂包括组分A，组分B和组分C，所述组分A为0.1％-3％；所述组分B为10％-80％；所述组分C为0.1％-3％；所述组分A为以下结构式(1)所表示的物质，所述组分B为以下结构式(2)、结构式(3)、结构式(4)和结构式(5)所表示的物质之一或多种物质组合，所述结构式(2)为R4-COO–R5；所述结构式(3)为R6-OCOO–R7；所述结构式(4)为R8-O–R9；所述结构式(5)为所述组分C为以下结构式(6)所表示的物质，作为优选的，所述结构式(1)中R1-R3均为含有X个碳原子、2X-2个氢原子和1个氮原子的腈基基团或者烷基腈基团，所述X为小于4的正整数，所述组分A为以下化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)和化合物(5)所表示的物质之一或多种物质组合，作为优选的，所述结构式(2)中R4为含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R5为含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；所述R4与R5基团中至少有一个含有氟原子；所述结构式(2)选自乙酸2,2-二氟乙酯、2，2-二氟丙酸乙酯、4,4-二氟丁酸乙酯、3,3,-二氟乙酸丙酯、3,3,-二氟丙酸丙酯、2,2,2-三氟乙酸乙酯、2,2-二氟乙醇甲酸酯、2,2,2-三氟乙基甲酸酯中的一种或多种；所述结构式(3)中R6为含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R7为含1-5个碳原子的烷烃基团或含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；所述结构式(3)选自2,2-二氟乙基碳酸甲酯、甲基2,2,2–三氟乙基碳酸酯、2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯、2,2-二氟乙基碳酸乙酯、乙基三氟乙基碳酸酯中的一种或多种；所述结构式(4)中R8为含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R9为含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；所述结构式(4)选自1,1,2,2–四氟乙基－2，2，3，3－四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟-2-(2,2-二氟乙氧基)乙烷中的一种或多种；所述结构式(5)中R10可为氢原子、氟原子、含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R11可为氢原子、氟原子、含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R10与R11基团中至少有一个含有氟原子；R10、R11可成环；所述结构式(5)为以下化合物(6)、化合物(7)、化合物(8)和化合物(9)所表示的物质之一或多种物质组合，作为优选的，所述结构式(6)为以下化合物(10)、化合物(11)、化合物(12)和化合物(13)所表示的物质之一或多种物质组合，其中化合物(10)缩写为DTD,化合物(11)缩写为TS。作为优选的，所述电解液中还包括不饱和环状碳酸酯、环状磺酸内酯中的至少一种，含量总和相对于锂离子电池非水电解液的总质量为0.1％-5％；所述不饱和环状碳酸酯选自碳酸亚乙烯酯、碳酸亚乙烯乙酯中至少一种；所述环状磺酸内酯选自1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺内酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。作为优选的，所述电解液中还包括二草酸硼酸锂，含量相对于锂离子电池非水电解液的总质量为0.1％-2％。作为优选的，所述电解液还包括选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的至少一种，含量相对于锂离子电池非水电解液的总质量为1％-40％。作为优选的，所述电解质锂盐在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量为12％-13％。本专利技术还提供一种锂离子电池制造方法，包括以下步骤：步骤S1，制备正极片，按96.8：2.0：1.2的质量比混合正极活性材料LiCoO2、导电碳黑和粘结剂聚偏二氟乙烯，分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到正极浆料，将正极浆料均匀涂布在铝箔的两面上，经过烘干、压延和真空干燥，并用超声波焊机焊上铝制正极极耳，制得正极片，所述正极片的厚度在120-150μm之间；步骤S2，制备负极片，按96：1：1.2：1.8的质量比混合石墨、导电碳黑、粘结剂丁苯橡胶和羧甲基纤维素，分散在去离子水中，得到负极浆料，将负极浆料涂布在铜箔的两面上，经过烘干、压延和真空干燥，并用超声波焊机焊上镍制负极极耳，制得负极片，所述负极片的厚度在120-150μm之间；步骤S3，制备隔膜，采用聚丙烯、聚乙烯和聚丙烯进行堆叠制成隔膜，所述隔膜厚度为20μm；步骤S4，锂离子电池组装，在正极片和负极片之间放置厚度为20μm的隔膜，然后将正极片、负极片和隔膜组成的三明治结构进行卷绕，再将卷绕体压扁后放入铝箔包装袋，在85℃下真空烘烤24h，得到待注液的电芯；将上述制得的一种锂离子电池非水电解液注入电芯中，经真空封装，静止24h；步骤S5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，按在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量，所述添加剂包括组分A，组分B和组分C，所述组分A为0.1％-3％；所述组分B为10％-80％；所述组分C为0.1％-3％；/n所述组分A为以下结构式(1)所表示的物质，/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，按在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量，所述添加剂包括组分A，组分B和组分C，所述组分A为0.1％-3％；所述组分B为10％-80％；所述组分C为0.1％-3％；
所述组分A为以下结构式(1)所表示的物质，



所述组分B为以下结构式(2)、结构式(3)、结构式(4)和结构式(5)所表示的物质之一或多种物质组合，
所述结构式(2)为R4-COO–R5；所述结构式(3)为R6-OCOO–R7；
所述结构式(4)为R8-O–R9；
所述结构式(5)为



所述组分C为以下结构式(6)所表示的物质，





2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述结构式(1)中R1-R3均为含有X个碳原子、2X-2个氢原子和1个氮原子的腈基基团或者烷基腈基团，所述X为小于4的正整数，所述组分A为以下化合物(1)、化合物(2)、化合物(3)、化合物(4)和化合物(5)所表示的物质之一或多种物质组合，





3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述结构式(2)中R4为含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R5为含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；所述R4与R5基团中至少有一个含有氟原子；所述结构式(2)选自乙酸2,2-二氟乙酯、2，2-二氟丙酸乙酯、4,4-二氟丁酸乙酯、3,3,-二氟乙酸丙酯、3,3,-二氟丙酸丙酯、2,2,2-三氟乙酸乙酯、2,2-二氟乙醇甲酸酯、2,2,2-三氟乙基甲酸酯中的一种或多种；
所述结构式(3)中R6为含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R7为含1-5个碳原子的烷烃基团或含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；所述结构式(3)选自2,2-二氟乙基碳酸甲酯、甲基2,2,2–三氟乙基碳酸酯、2,2,3,3-四氟丙基碳酸甲酯、2,2-二氟乙基碳酸乙酯、乙基三氟乙基碳酸酯中的一种或多种；
所述结构式(4)中R8为含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R9为含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；所述结构式(4)选自1,1,2,2–四氟乙基－2，2，3，3－四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟-2-(2,2-二氟乙氧基)乙烷中的一种或多种；
所述结构式(5)中R10可为氢原子、氟原子、含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R11可为氢原子、氟原子、含1-5个碳原子的烷烃基团或者含1-5个碳原子与1-5个氟原子的氟烷基团；R10与R11基团中至少有一个含有氟原子；R10、R11可成环；
所述结构式(5)为以下化合物(6)、化合物(7)、化合物(8)和化合物(9)所表示的物质之一或多种物质组合，





4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓朝晖，
申请(专利权)人：重庆市紫建电子股份有限公司，北京小米移动软件有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50