一种锂二次电池用电解液和包括该电解液的锂二次电池制造技术

本发明专利技术涉及锂二次电池技术领域，尤其涉及一种锂二次电池用电解液和包括该电解液的锂二次电池。本发明专利技术提供的电解液，通过加入包括六甲基二硅氮烷和1,2,2,3‑丙烷四甲腈的第一添加剂，以及包括氟代碳酸乙烯酯、1,3‑丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯或亚硫酸乙烯酯中的一种或多种的第二添加剂，能够提高锂二次电池在高电压下的高温循环性能、储存稳定性能和低温放电性能；本发明专利技术提供的锂二次电池包括上述电解液，因而该锂二次电池在高电压下具有好的高温循环性能、储存稳定性能和低温放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种锂二次电池用电解液和包括该电解液的锂二次电池
本专利技术涉及锂二次电池
，尤其涉及一种锂二次电池用电解液和包括该电解液的锂二次电池。
技术介绍
锂二次电池在现代生活中应用非常普遍，例如：手机、笔记本电脑、手环、蓝牙耳机、电动汽车和储能电站等。但是，随着人们对上述产品的使用更加频繁，对锂二次电池的性能要求也越来越高。锂二次电池用电解液主要由有机溶剂、锂盐和添加剂组成。为了提升锂二次电池能量密度，锂二次电池上线电压逐渐升高。不幸的是，锂二次电池用电解液在高电压下容易分解，导致锂二次电池性能急剧恶化。另外，锂二次电池用电解液的储存稳定性差，长时间放置会恶化锂二次电池用电池的性能。
技术实现思路
针对现有锂二次电池高电压下的高温循环性能和储存稳定性能差的问题，本专利技术提供一种锂二次电池用电解液和包括该电解液的锂二次电池，具体的，本专利技术提供了如下技术方案：一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐、第一添加剂和第二添加剂，其中，所述第一添加剂包括六甲基二硅氮烷和1,2,2,3-丙烷四甲腈，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯或亚硫酸乙烯酯中的一种或多种。在一些实施方案中，所述第一添加剂由六甲基二硅氮烷和1,2,2,3-丙烷四甲腈组成。在一些实施方案中，所述六甲基二硅氮烷的化学式为C6H19NSi2，英文名称为1,1,1,3,3,3-hexamethyldisilazane。所述六甲基二硅氮烷可通过商业途径购买得到。在一些实施方案中，所述六甲基二硅氮烷的加入量占电解液总重量的0.01wt％～0.1wt％，优选为0.02wt％～0.07wt％。示例性地，所述六甲基二硅氮烷的加入量占电解液总重量的0.01wt％、0.02wt％、0.03wt％、0.04wt％、0.05wt％、0.06wt％、0.07wt％、0.08wt％、0.09wt％、0.1wt％。在一些实施方案中，所述1,2,2,3-丙烷四甲腈的化学式为C7H4N4，英文名称为1,2,2,3-propanetetracarbonitrile；所述1,2,2,3-丙烷四甲腈可通过商业途径购买得到。在一些实施方案中，所述1,2,2,3-丙烷四甲腈的加入量占电解液总重量的0.01wt％～10wt％，优选为0.2wt％～6wt％。示例性地，所述1,2,2,3-丙烷四甲腈的加入量占电解液总重量的0.01wt％、0.05wt％、0.08wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2.0wt％、3.0wt％、4.0wt％、5.0wt％、6.0wt％、7.0wt％、8.0wt％、9.0wt％、10wt％。在一些实施方案中，所述第二添加剂的加入量占电解液总重量的0.5wt％～20wt％，优选为0.8wt％～18wt％，还优选为2～15wt％。示例性地，所述第二添加剂的加入量占电解液总重量的0.5wt％、0.8wt％、0.9wt％、1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2.0wt％、3.0wt％、4.0wt％、5.0wt％、6.0wt％、7.0wt％、8.0wt％、9.0wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％。在一些实施方案中，所述有机溶剂包括环状有机溶剂和/或线型有机溶剂，其中，所述环状有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和γ-戊内酯中的一种或多种组合；所述线型有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯和1,1,2,3-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的一种或多种组合。此外，环状有机溶剂和线型有机溶剂在有机溶剂中的添加比例不做特别限定，二者任意组合后形成的有机溶剂在电解液中即可。在一些实施方案中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双草酸硼酸锂中的一种或多种组合。在一些实施方案中，所述锂盐的使用量占电解液总质量的10-20wt％，例如为10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％、18wt％、19wt％、20wt％。本专利技术提供的电解液用于锂二次电池中，在高电压下能够兼顾高温循环性能、储存稳定性能和低温放电性能。所述电解液中的1,2,2,3-丙烷四甲腈能够与正极材料中的过渡金属络合，进而吸附在正极表面上形成正极界面膜，抑制过渡金属的溶出，从而提高锂二次电池的高温循环性能；1,2,2,3-丙烷四甲腈形成正极界面膜的同时六甲基二硅氮烷也参与界面膜的形成，六甲基二硅氮烷中的吸电子基团N可以降低界面阻抗，有利于锂离子的脱嵌，从而在低温下放电性能提升显著。而且，第二添加剂还可以在负极形成界面膜，有利于提高负极界面的稳定性，对锂二次电池的高温循环和储存性能、低温放电性能有显著提升。另一方面，1,2,2,3-丙烷四甲腈活性较高，在电解液存放过程中分子作用力较大极易团聚和结合氧原子而变色。在1,2,2,3-丙烷四甲腈单独使用时，会导致电解液的稳定性变差，进而导致电池的性能恶化。此时加入六甲基二硅氮烷后，其N原子基团与1,2,2,3-丙烷四甲腈具有排斥作用而起到分散作用，同时六甲基二硅氮烷中的N原子基团会优先与氧原子结合，六甲基二硅氮烷中的Si会与电解液中F结合，从而显著提升电解液的储存稳定性，即获得一种同时提升锂二次电池高温循环性能、储存稳定性能和低温放电性能的有益效果。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六甲基二硅氮烷和1,2,2,3-丙烷四甲腈，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯或亚硫酸乙烯酯中的一种或多种。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。本专利技术还提供了一种锂二次电池，所述锂二次电池包括上述的电解液。在一些实施方案中，所述锂二次电池的上限电压高于或等于4.4V。在一些实施方案中，所述锂二次电池还包括正极、负极和隔膜。本专利技术的正极中使用的正极活性材料可以是本领域中常用的正极活性材料，本专利技术对此并无特殊限制。例如，正极活性材料可以为钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂(LFP)、镍锰酸锂和富锂锰基材料中的一种或多种。进一步地，所述正极包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐、第一添加剂和第二添加剂，其中，所述第一添加剂包括六甲基二硅氮烷和1,2,2,3-丙烷四甲腈，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯或亚硫酸乙烯酯中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐、第一添加剂和第二添加剂，其中，所述第一添加剂包括六甲基二硅氮烷和1,2,2,3-丙烷四甲腈，所述第二添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯或亚硫酸乙烯酯中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述六甲基二硅氮烷的加入量占电解液总重量的0.01wt％～0.1wt％。


3.根据权利要求2所述的电解液，其中，所述六甲基二硅氮烷的加入量占电解液总重量的0.02wt％～0.07wt％。


4.根据权利要求1-3任一项所述的电解液，其中，所述1,2,2,3-丙烷四甲腈的加入量占电解液总重量的0.01wt％～10wt％。


5.根据权利要求4所述的电解液，其中，所述1,2,2,3-丙烷四甲腈的加入量占电解液总重量的0.2wt％～6wt％。


6.根据权利要求1-5任一项所述的电解液，其中，所述第二添加剂的加...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖波，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