一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法技术

本发明专利技术属于锂离子电池电解液技术领域，尤其涉及一种高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂A及添加剂B，添加剂A含有共轭苯环、酯基、不饱和烯烃键、异氰酸酯基团和酰亚胺基团中至少一种基团的化合物，添加剂B为常规成膜添加剂。另外，本发明专利技术还涉及一种高电压锂离子电池电解液的制备方法。一方面，本发明专利技术采用化学行业“相似相溶”原理，有利于含有苯环的添加剂与含苯环结构的正负极材料相容，提高了电解液浸润性。另一方面，本发明专利技术采用电化学聚合机理，使添加剂固定在SEI膜上，与正负极材料结构结合紧密。相比于现有技术，本发明专利技术的电解液在电池中的浸润性好，形成的SEI膜稳定，满足高电压锂离子电池的长循环性能要求。满足高电压锂离子电池的长循环性能要求。

【技术实现步骤摘要】
一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池电解液
，尤其涉及一种高电压锂离子电池电解液及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着人们生活水平、社会环保意识、能源安全性使用要求的提高、锂电新能源行业规模化程度的提高、单位产品生产成本的降低，锂电产品在人们生活中使用越来越普遍。如何便携、安全使用锂电产品，对锂电行业中的正负极材料、电解液、隔膜、配套耗材、壳体包装、线路控制、电芯、电池组等产业链上一系列从业者提出进一步要求。
[0003]在锂离子电池使用过程中，锂离子电池内会发生一系列变化，其中，正极材料由于活性较高，会同电解液发生氧化反应；负极材料在预充、化成阶段形成的SEI膜会逐步受到破坏，影响电池的循环性能和容量发挥等。而锂离子电池电解液作为电池中的关键材料之一，其性能好坏将会决定其是否与正极材料发生氧化反应，是否影响SEI膜结构的稳定性，也就是说，电解液的性能好坏将会影响整个电池性能的发挥。目前，电解液主要是以六氟磷酸锂为导电锂盐，以碳酸酯或以及羧酸酯作为主要的混合溶剂，以碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯等作为常用添加剂。然而，上述电解液仍然有很多不足，特别是高电压高温度条件下，很难保持容量不受影响。
[0004]为了提高电池在高温高电压性能，功能性添加剂成为电解液开发的热点。有采用含苯环的添加剂，如联苯、环己基苯等；有采用高含氟基团的添加剂，如氟代碳酸乙烯酯、氟代磷腈等；有引进腈基团的添加剂，如丁二腈、己二腈等；有引进其它锂盐作为添加剂，如二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂离、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂等；以及增加碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯等常用添加剂组合量。以上方法不仅增加了生产成本，SEI膜组分过多，形成SEI膜厚度增加，从而导致电池充放电时候极化增加，循环性能下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种高电压锂离子电池电解液，在电池中的浸润性好，形成的SEI膜稳定，满足高电压锂离子电池的长循环性能要求。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为含有共轭苯环、酯基、不饱和烯烃键、异氰酸酯基团和酰亚胺基团中至少一种基团的化合物，所述添加剂B为常规成膜添加剂。
[0008]作为本专利技术所述的高电压锂离子电池电解液的一种改进，所述添加剂A含有酯基、不饱和烯烃键、异氰酸酯基团和酰亚胺基团中至少一种以及共轭苯环。
[0009]作为本专利技术所述的高电压锂离子电池电解液的一种改进，所述添加剂A包括二苯甲烷二异氰酸酯、二苯甲烷马来酰亚胺、肉桂酸甲酯及其同系物中的至少一种。
[0010]作为本专利技术所述的高电压锂离子电池电解液的一种改进，所述添加剂B包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二酸酐、丁二腈、已二腈、戊二腈、已烷三腈、联苯、环已基苯、甲苯、二甲苯、氟苯、叔丁基苯、丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、含氟醚、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、六氟环三磷腈、五氟乙氧基环三磷腈和五氟苯氧基环三磷腈中的至少一种。
[0011]作为本专利技术所述的高电压锂离子电池电解液的一种改进，所述添加剂总质量占所述高电压锂离子电池电解液总质量的0.01～15％。
[0012]作为本专利技术所述的高电压锂离子电池电解液的一种改进，所述添加剂A的质量占所述高电压锂离子电池电解液总质量的1～10％。
[0013]作为本专利技术所述的高电压锂离子电池电解液的一种改进，所述锂盐的质量占所述高电压锂离子电池电解液总质量的6～25％，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酸)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂和双氟二草酸磷酸锂中的至少一种。
[0014]作为本专利技术所述的高电压锂离子电池电解液的一种改进，所述有机溶剂的质量占所述高电压锂离子电池电解液总质量的60～88％，所述有机溶剂包括有碳酸乙烯酯、丙烯碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二苯酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯和丁酸乙酯中的至少一种。
[0015]本专利技术的目的之二在于：提供一种所述的高电压锂离子电池电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0016]先将有机溶剂置于容器内充分混合均匀，再将锂盐缓缓加入，搅拌使其充分溶解；最后加入添加剂，充分搅拌，得到所述的高电压锂离子电池电解液。
[0017]作为本专利技术所述的高电压锂离子电池电解液的制备方法的一种改进，加入添加剂时，先加入添加剂B，充分搅拌后再加入添加剂A，然后继续搅拌。
[0018]相比于现有技术，本专利技术的有益效果包括但不限于：
[0019]一方面，本专利技术利用“相似相容”性原理，有利于含有苯环的添加剂与含苯环结构的正负极材料相容，使含本专利技术添加剂的电解液浸润在正负极中；另一方面，在电池首次充放电过程，人为地对电池正负极电压差以及电流大小进行控制，调节电池内正负极极片提供电子和夺取电子的能力，迫使吸附在正负极中的含共轭苯环、酯基、不饱和烯烃键、异氰酸酯基团和与酰亚胺基团等本专利技术的添加剂A与常规成膜添加剂B发生电化学聚合。因此，本专利技术的添加剂固定在固体电解液界面(SEI膜)中的同时，又与正负极材料结构结合紧密，进而使得本专利技术的电解液能满足高电压锂离子电池的长循环性能要求。
[0020]其中，电化学聚合机理如下：电解质溶液，在阴极上，电子转移到单体上形成阴离子自由基；而在阳离子上，单体失去电子形成阳离子自由基，便可以形成自由基或阴离子聚合。通过链引发、链增长和链终止等步骤实现聚合过程。
[0021][0022]本专利技术采用的电化学聚合机理，实现化学单体物质链引发、链增长和链终止等步骤，也就是本专利技术中的添加剂A和添加剂B等单体物质的聚合，得到锂电行业常说的优化SEI膜。
具体实施方式
[0023]本专利技术的实施例将会被详细的描述在下文中。本专利技术的实施例不应该解释为对本专利技术的限制。
[0024]1、高电压锂离子电池电解液
[0025]本专利技术的第一方面提供一种高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包括添加剂A和添加剂B，添加剂A为含有共轭苯环酯基不饱和烯烃键异氰酸酯基团和与锂盐中的磷元素成分互补的含氮元素结构的酰亚胺基团中至少一种基团的化合物，添加剂B为常规成膜添加剂。
[0026]优选的，添加剂A含有酯基、不饱和烯烃键、异氰酸酯基团和酰亚胺基团中至少一种以及共轭苯环。在一些实施例中，添加剂A含有酯基和共轭苯环；在一些实施例中，添加剂A含有不饱和烯烃键和共轭苯环；在一些实施例中，添加剂A含有异氰酸酯基团和共轭苯环；在一些实施例中，添加剂A含有酰亚胺基团和共轭苯环；在一些实施例中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为含有共轭苯环、酯基、不饱烯烃键、异氰酸酯基团以及酰亚胺基团中至少一种基团的化合物，所述添加剂B为常规成膜添加剂。2.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂A含有酯基、不饱和烯烃键、异氰酸酯基团和酰亚胺基团中至少一种以及共轭苯环。3.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂A包括二苯甲烷二异氰酸酯、二苯甲烷马来酰亚胺、肉桂酸甲酯及其同系物中的至少一种。4.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂B包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二酸酐、丁二腈、已二腈、戊二腈、已烷三腈、联苯、环已基苯、甲苯、二甲苯、氟苯、叔丁基苯、丙烯磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、含氟醚、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、六氟环三磷腈、五氟乙氧基环三磷腈和五氟苯氧基环三磷腈中的至少一种。5.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂总质量占所述高电压锂离子电池电解液总质量的0.01～15％。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁东升，陈锡洪，
申请(专利权)人：东莞市天丰电源材料有限公司，
类型：发明
国别省市：