本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，公开了一种含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液及锂离子电池。本发明专利技术所述含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述有机溶剂中包含链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂、硅代有机溶剂中的一种或多种，所述添加剂中包含单烷烃硫酸酯锂盐类化合物。使用本发明专利技术提供的电解液，既可以保证锂离子电池高低温稳定性能、安全性，又可提高锂离子电池的高温循环性能和高温存储性能。能和高温存储性能。
【技术实现步骤摘要】
一种含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液及锂离子电池
[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，具体是涉及一种含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液及锂离子电池。
技术介绍
[0002]锂离子电池作为新一代的化学电源，具有能量密度高、寿命长、无污染等优点，将逐渐取代传统的镍氢、镍镉、铅酸等传统电池，成为最受青睐的二次电池。经过二十多年的发展，锂离子电池已经被广泛应用到手机、数码相机、笔记本电脑等领域，已成为新能源汽车使用的主流电源。
[0003]然而，现有的锂离子电池受环境影响较为明显。高温可以降低电池的容量，而几乎所有使用锂离子电池的设备都不可避免的受高温影响，如智能手机因为工作程序会致使升温，笔记本电脑实行负载任务时也变得很热，元器件也可能过热使电池受损。
[0004]专利CN105789703中提到含有单烷烃硫酸酯锂盐基团的物质，具有良好的高温特性、同时不会增加电池的内阻；专利CN105336991中提到氰基化合物能够大幅提高锂离子电池在高电压条件的的循环性能；专利CN105742707中提到饱和二腈类化合物或其他不饱和腈类化合物能在负极形成优良的SEI膜，稳定负极，同时可以在正极形成较好的保护膜，络合金属离子，从而抑制金属离子溶出和电解液在正极的分解，明显改善电池的高温存储性能。以上现有技术虽然在一定程度上改善了锂离子电池的高压循环性能，但有一定的限制，不能同时满足锂离子电池高低温环境时的稳定性、循环性能要求和安全性能要求。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐类添加剂的电解液及使用该电解液的锂离子电池，使用本专利技术提供的电解液，既可以保证锂离子电池高低温稳定性能、安全性，又可提高锂离子电池的高温循环性能和高温存储性能。
[0006]为达到本专利技术的目的，本专利技术所述含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述有机溶剂中包含链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂、硅代有机溶剂中的一种或多种，所述添加剂中包含单烷烃硫酸酯锂盐类化合物。
[0007]进一步地，本专利技术所述硅代有机溶剂如式(I)或式(II)所示：
[0008][0009]其中，在式(I)中，M1和M2分别表示含1-6个碳原子的烷基或含1-4个碳原子的硅烷
或硅氧烷，且M1和M2中至少有一个为含1-4个碳原子的硅烷或硅氧烷；
[0010]在式(II)中，X1和X2分别表示含1-6个碳原子的烷基或含1-4个碳原子的硅烷或硅氧烷，且X1和X2中至少有一个为含1-4个碳原子的硅烷或硅氧烷。
[0011]进一步地，本专利技术所述单烷烃硫酸酯锂盐类化合物如式(III)所示：
[0012][0013]其中，R选自2-8个碳原子的烷基、烷基羟基、不饱和烃基、不饱和烃基羟基，例如烯基、烯基羟基、炔基、炔基羟基。
[0014]优选地，所述式(I)所示化合物包括但不限于以下化合物：
[0015][0016]优选地，所述式(II)所示化合物选自以下化合物：
[0017][0018]更优选地，所述式(I)和(II)所示硅代有机溶剂占有机溶剂质量地3-7％，例如5％。
[0019]经过本专利技术专利技术人无数次试验摸索，发现本专利技术所选硅代溶剂具有很高的抗氧化能力和化学稳定性，在本专利技术所使用含量范围内可提高锂电池的高温性能，适用于高电压的锂电池体系；并且本专利技术所选硅代溶剂使得原有溶剂的粘度降低，提高了锂离子在溶剂中的穿梭能力，在本专利技术所使用含量范围内能够较大程度上提高锂电池的低温性能和倍率性能，经试验分析本专利技术认为该效果是由于硅代后键的内旋转势垒的降低和柔顺性的增加所产生的。
[0020]优选地，所述式(III)所示化合物包括但不限于以下化合物：
[0021][0022]更优选地，所述式(III)所示化合物占电解液质量的0.5-10％，例如0.8-3％。
[0023]进一步地，本专利技术专利技术人发现在本专利技术电解液体系中硅代溶剂与单烷烃硫酸酯锂盐化合物配合使用，配制的锂离子电池电解液，既对正极具有很好的保护作用，可有效抑制电极表面副反应的发生以及金属离子的溶解，又能在石墨负极表面还原生成致密的SEI膜，防止溶剂分子嵌入石墨电极，改善锂离子电池的在高低温下的循环性能和安全性能；还能在显著降低电极/电解液界面阻抗，防止电解液在低温下形成厚重的SEI膜，提高了锂离子电池的循环稳定性以及导电性能。
[0024]进一步地，本专利技术所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiODFB、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2中的一种或多种；优选地，所述锂盐为LiPF6，且按锂离子计，所述锂盐在电解液中的浓度为0.5-2M，例如1-1.5M。
[0025]进一步地，所述羧酸酯类有机溶剂选自乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、乙酸甲酯(MA)、乙酸丙酯(PE)、丙酸甲酯(MP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)中的一种或多种；所述链状碳酸酯类有机溶剂选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二丙酯(DPC)中的一种或多种；所述环状碳酸酯类有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种。
[0026]优选地，所述有机溶剂中包含硅代有机溶剂、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸乙酯(EP)和丙酸丙酯(PP)，且碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸乙酯(EP)和丙酸丙酯(PP)按照(20-40)：(5-15)：(10-20)：(10-30)：(20-30)的重量比进行混合，例如30：10：15：20：25。
[0027]进一步地，所述添加剂中还包含碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺内酯(1,3-PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、己二腈(ADN)和1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷(DENE)。
[0028]优选地，所述添加剂中碳酸亚乙烯酯(VC)、丙烷磺酸内酯(1,3-PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、己二腈(ADN)和1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷(DENE)的质量比为(0.1-1.0)：(1-5)：(5-10)：(1-5)：(1-5)；更优选地，所述添加剂中碳酸亚乙烯酯、丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、己二腈和1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷在电解液中的质量百分比分别为0.5％、3％、5％、2％、1％。
[0029]进一步地，本专利技术还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包含本专利技术前述电解液。
[0030]更进一步地，本专利技术所述锂离子电池的制备方法包括将本专利技术前述电解液注入到经过充分干燥的4.45V的钴酸锂/石墨软包电池，经过45℃搁置、高温夹具化成和二次封口工序。
[0031]相比未使用的本专利技术含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐类添加剂的电解液的锂离子二次电池，本专利技术采用的电解液体系具有耐高低温、不易燃及环境友本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液，其特征在于，所述含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述有机溶剂中包含链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂、硅代有机溶剂中的一种或多种，所述添加剂中包含单烷烃硫酸酯锂盐类化合物。2.根据权利要求1所述的含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液，其特征在于，所述硅代有机溶剂如式(I)或式(II)所示：其中，在式(I)中，M1和M2分别表示含1-6个碳原子的烷基或含1-4个碳原子的硅烷或硅氧烷，且M1和M2中至少有一个为含1-4个碳原子的硅烷或硅氧烷；在式(II)中，X1和X2分别表示含1-6个碳原子的烷基或含1-4个碳原子的硅烷或硅氧烷，且X1和X2中至少有一个为含1-4个碳原子的硅烷或硅氧烷。3.根据权利要求1所述的含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液，其特征在于，所述单烷烃硫酸酯锂盐类化合物如式(III)所示：其中，R选自2-8个碳原子的烷基、烷基羟基、不饱和烃基、不饱和烃基羟基，例如烯基、烯基羟基、炔基、炔基羟基。4.根据权利要求1所述的含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液，其特征在于，所述式(I)所示化合物选自以下化合物：所述式(II)所示化合物选自以下化合物：
优选地，所述式(I)和(II)所示硅代有机溶剂占有机溶剂质量地3-7％，例如5％。5.根据权利要求1所述的含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液，其特征在于，所述式(III)所示化合物选自以下化合物：优选地，所述式(III)所示化合物占电解液质量的0.5-10％，例如0.8-3％。6.根据权利要求1所述的含硅溶剂和单烷烃硫酸酯锂盐的电解液，其特征在于，所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiBOB、LiODFB、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2中的一种或多种；优选地，所述锂盐为LiP...
【专利技术属性】
技术研发人员：周彤，杜建委，曹青青，吴杰，杨冰，
申请(专利权)人：杉杉新材料衢州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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