一种锂离子电池非水电解液以及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种锂离子电池非水电解液以及锂离子电池，所述锂离子电池非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含式I所示的化合物。本发明专利技术提供的电解液中的添加剂可在正负极形成一层固体电解质界面膜，抑制了电解液在电极表面的分解，可有效地解决电池在高电压条件下电池性能衰减的问题，此外，添加所述添加剂的锂离子电池有良好的阻燃效果。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池非水电解液以及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，涉及一种锂离子电池非水电解液以及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池是一种二次电池，利用锂离子在正负极间的移动来完成充放电过程，具有电压高，循环寿命长，安全性能好，快速充放电等优点，故而经常使用于手机、电脑和电动汽车等方面。目前市场上对商用锂离子电池的需求量越来越大，对于锂离子电池的性能要求也越来越高，提高电池电压的同时还要保持其性能不受到影响是目前需要重点解决的问题。在锂离子电池的使用过程中，随着电压的增大，正极所产生的晶体结构会不稳定，当电压达到一定值后安全性能也会降低，正极材料会分解产生氧气；在高压状态下，正极活性较高，易使电解液分解，导致电池产气，容易发生爆燃。电解液是提高锂离子电池高电压的关键性材料，而添加剂又在很大程度上影响了电解液对电池性能的作用程度。因此，开发正负极成膜、具有良好阻燃能力的锂电池电解液添加剂，对于提高电池性能和安全性有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池非水电解液以及锂离子电池。本专利技术的锂离子电池非水电解液可以使得锂电池拥有较低的阻抗、较高电导、良好的固体电解质膜，热稳定性和化学稳定性。同时具有显著电池的循环性能、高低温储存性能和阻燃性能。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种锂离子电池非水电解液，所述锂离子电池非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如下式I所示的化合物：r>本专利技术的非水电解液的添加剂中由于使用式I所示结构的化合物，使其具有较低的阻抗，较小的粘度，较高的电导率以及在进行高温存储时，对酸有抑制效果；使得电池在高低温性能，循环及安全性能上表现优异。使得使用其的锂二次电池可以拥有良好的固体电解质界面膜，优良的高低温稳定性和安全性；特别的，在高电压锂离子电池上性能表现优异。在本专利技术中，式I所示的化合物可以根据以下合成路线来合成：具体合成步骤如下：首先加入3～6重量份(例如3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份等)的二氟硅烷，将温度控制在-80℃～-10℃(例如-80℃、-70℃、-60℃、-50℃、-40℃、-30℃、-20℃、-10℃等)，然后加入3～5重量份(例如3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份等)的液氨，反应4～12h(例如4h、5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h等)后得到六甲基环三硅氮烷，最后加入3～8重量份(例如3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份等)的硫酰氟得到式Ⅰ所示的化合物。优选地，以所述锂离子非水电解液的总质量为100％计，式I所示的化合物的含量为0.1～10％，例如0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。优选地，所述锂离子非水电解液中还包括其他添加剂。优选地，所述其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙稀酯、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、己二腈、丁二腈、硫酸乙烯酯或硫酸丙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。优选地，所述其他添加剂包括氟苯(FB)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、1,3-丙磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、硫酸丙稀酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙稀酯、1,4-丁磺酸内酯(BS)、二草酸硼酸锂(BOB)、草酸二氟硼酸锂(DFOB)或双氟磺酰亚胺锂(FSI)中的任意一种或至少两种的组合，在选择两种以上组合时可以按任意比例组合。优选地，所述其他添加剂包括锂盐添加剂，所述锂盐添加剂为双草酸硼酸盐(LiBOB)、二氟磺酸亚胺锂(LiFSi)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、四氟硼硼酸锂(LiBF4)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)或二氟双草酸磷酸酸锂(LiDFOP)中任意一种或至少两种的组合。优选地，所述其他添加剂在锂离子非水电解液中的质量百分含量为0.1～5％，例如0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、3％、4％或5％。优选地，所述锂离子电池非水电解液中锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、双氟代磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂和双四氟磷酰亚胺盐中的一种或至少两种的组合，在选择两种以上组合时可以按任意比例组合。优选地，所述锂离子电池非水电解液中电解质锂盐的浓度为0.5～2mol/L，例如0.1mol/L、0.3mol/L、0.5mol/L、0.8mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.7mol/L、1.9mol/L或2mol/L。优选地，所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、1,4-丁内酯(GBL)、乙酸甲酯(EM)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(EM)、乙酸丁酯(EB)、丙酸甲酯(PA)、丙酸乙酯(PE)、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯(PB)、丁酸甲酯(BA)、丁酸乙酯(BE)或丁酸丙酯(BP)中的任意一种或至少两种的组合，在选择两种以上组合时可以按任意比例组合。优选地，所述非水有机溶剂为非离子型非水有机溶剂。优选地，所述非离子型非水有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、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、乙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯或丁酸丙酯、丁酸丁酯、γ-丁内酯、四氢呋喃、乙二醇二甲醚或二乙二醇二甲醚中的一种或至少两种的组合。优选地，以所述锂离子非水电解液的总质量为100％计，所述非水有机溶剂的含量为30％～70％，例如30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％或70％。另一方面，本专利技术提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、设置在所述正极和所述负极之间的隔膜、以及电解液，所述电解液为上述非水锂离子电池电解液。优选地，所述正极包括活性材料，所述活性材料为LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2、LiCoxL(1-x')O2、LiNix′′Ly'Mn(2-x”-y')O4、Liz'MPO4中的至少一种；其中L为Co、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Fe中的至少一种；0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0＜x'≤1，0.3＜x”≤0.6，0.01＜y'≤0.2；L'为Co、Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si、Fe中的至少一种；0.5≤z'≤1，M为Fe、Mn、Co中的至少一种。...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如下式I所示的化合物：/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，所述锂离子电池非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包含如下式I所示的化合物：





2.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，以所述锂离子非水电解液的总质量为100％计，式I所示的化合物的含量为0.1～10％。


3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子非水电解液中还包括其他添加剂；
优选地，所述其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙稀酯、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、己二腈、丁二腈、硫酸乙烯酯或硫酸丙烯酯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述其他添加剂包括氟苯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙稀酯、硫酸亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙稀酯、1,4-丁磺酸内酯、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂或双氟磺酰亚胺锂中的任意一种或至少两种的组合，在选择两种以上组合时可以按任意比例组合；
优选地，所述其他添加剂包括锂盐添加剂，所述锂盐添加剂为双草酸硼酸盐、二氟磺酸亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼硼酸锂、二氟磷酸锂或二氟双草酸磷酸酸锂中任意一种或至少两种的组合。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述其他添加剂在锂离子非水电解液中的质量百分含量为0.1～5％。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、双氟代磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂和双四氟磷酰亚胺盐中的一种或至少两种的组合，在选择两种以上组合时可以按任意比例组合；
优选地，所述锂离子电池非水电解液中电解质锂盐的浓度为0....

【专利技术属性】
技术研发人员：郑畅，万广聪，郭营军，杨冰，申海鹏，李新丽，
申请(专利权)人：香河昆仑化学制品有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13