一种含有非水电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种含有非水电解液的锂离子电池。所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、导电锂盐和添加剂，所述的添加剂包括苯基硅烷类化合物和含S＝O的化合物；其中，将苯基硅烷类化合物和含S＝O的化合物组合使用，其中苯基硅烷类化合物可更好的与正极络合形成类似保护层，使得正极结构更稳定，避免金属离子溶出催化电解液副反应分解；而含S＝O的化合物可在负极表面形成韧性更好的SEI膜，供锂离子高效迁移。适量的添加剂可以在正负极活性物质表面以及导电剂表面形成足量的低阻抗且韧性好的界面膜，使得电池耐高电压且具有优越的高温循环性能和低温放电性能。温放电性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含有非水电解液的锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种含有非水电解液的锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来，锂离子电池被广泛使用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。但随着电子设备的多元化和功能的多样化，人们对电子设备的续航能力要求越来越高。因此，提高锂离子电池的能量密度是当前的研究热点。

技术实现思路

[0003]本申请的申请人研究发现，能量密度的提升，一方面是通过提高电池充电电压以获得更高的容量；另一方面是使用高容量的正极或者负极材料。但随着电池电压的提高或是新型高容量的正极或负极材料的应用，都会带来加速电解液分解的问题。目前，成膜电解液添加剂的应用是解决电解液分解的重要手段。但是，当前的电解液添加剂往往难以同时兼顾高低温性能，例如：VC、VEC等具有好的高温性能但是其低温性能是无法弥补的。因此，确有必要开发一种能够应用在高能量密度电池上的电解液，促进锂离子电池有更广泛的使用，同时扩宽锂离子电池的使用温度。
[0004]本专利技术的目的是为了解决现有的电解液添加剂高低温性能难兼顾，提供一种含有非水电解液的锂离子电池。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案如下：
[0006]一种含有非水电解液的锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，所述负极包括负极活性物质和导电剂，所述电解液包括非水有机溶剂、导电锂盐和添加剂，所述的添加剂包括苯基硅烷类化合物和含S＝O的化合物；
[0007]其中，所述的苯基硅烷类化合物与正极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于0且小于等于0.06；所述的含S＝O的化合物与负极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于0且小于等于0.05。
[0008]进一步地，所述的苯基硅烷类化合物与正极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于等于0.005且小于等于0.06，例如小于等于0.05、0.04、0.03、0.02、0.01、0.005；所述的含S＝O的化合物与负极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于等于0.005且小于等于0.05，例如小于等于0.04、0.03、0.02、0.01、0.005。
[0009]进一步地，所述正极活性物质和导电剂的质量比为本领域公知的。
[0010]进一步地，所述负极活性物质和导电剂的质量比为本领域公知的。
[0011]进一步地，所述的苯基硅烷类化合物具有式(I)所示的结构通式：
2-炔基、丁-3-炔基、戊-1-炔基、戊-2-炔基、戊-3-炔基、戊-4-炔基、己-1-炔基、己-2-炔基、己-3-炔基、己-4-炔基、己-5-炔基、1-甲基丙-2-炔基、2-甲基丁-3-炔基、1-甲基丁-3-炔基、1-甲基丁-2-炔基、3-甲基丁-1-炔基、1-乙基丙-2-炔基、3-甲基戊-4-炔基、2-甲基戊-4-炔基、1-甲基戊-4-炔基、2-甲基戊-3-炔基、1-甲基戊-3-炔基、4-甲基戊-2-炔基、1-甲基戊-2-炔基、4-甲基戊-1-炔基、3-甲基戊-1-炔基、2-乙基丁-3-炔基、1-乙基丁-3-炔基、1-乙基丁-2-炔基、1-丙基丙-2-炔基、1-异丙基丙-2-炔基、2,2-二甲基丁-3-炔基、1,1-二甲基丁-3-炔基、1,1-二甲基丁-2-炔基或3,3-二甲基丁-1-炔基。特别地，所述炔基是乙炔基、丙-1-炔基或丙-2-炔基。
[0018]术语“C
6-20
芳基”应理解为优选表示具有6～20个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环，优选“C
6-14
芳基”。术语“C
6-14
芳基”应理解为优选表示具有6、7、8、9、10、11、12、13或14个碳原子的一价芳香性或部分芳香性的单环、双环或三环烃环(“C
6-14
芳基”)，特别是具有6个碳原子的环(“C6芳基”)，例如苯基；或联苯基，或者是具有9个碳原子的环(“C9芳基”)，例如茚满基或茚基，或者是具有10个碳原子的环(“C
10
芳基”)，例如四氢化萘基、二氢萘基或萘基，或者是具有13个碳原子的环(“C
13
芳基”)，例如芴基，或者是具有14个碳原子的环(“C
14
芳基”)，例如蒽基。
[0019]进一步地，所述的苯基硅烷类化合物选自下述式(II)-式(VII)所示化合物中的至少一种：
[0020][0021][0022]进一步地，所述的含S＝O的化合物选自甲烷二磺酸亚甲酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、乙烯磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、1,4-丁烯磺酸内酯、1-甲基-1,3-丙烯磺酸内酯、二乙烯基砜、二甲基砜、二乙基砜、甲基乙基砜或甲基乙烯
基砜中的一种或几种的混合物。
[0023]进一步地，所述的非水有机溶剂包括环状溶剂和线型溶剂，其中，所述的环状溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、γ-丁内酯和γ-戊內酯中的一种或多种组合；所述的线型溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、丙酸乙酯、丙酸乙酯或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。
[0024]进一步地，所述的锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂或双草酸硼酸锂中的一种或多种，其用量占非水电解液总质量的10～20wt％。
[0025]进一步地，所述正极活性物质选自LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4、Li
x
Ni
y
M
1-y
O2中的一种或几种，其中，0.9≤x≤1.2，0.5≤y<1，M选自Co、Mn、Al、Mg、Ti、Zr、Fe、Cr、Mo、Cu、Ca中的一种或几种。
[0026]进一步地，所述的负极活性物质为石墨或含1-12wt.％SiO
x
/C或Si/C的石墨复合材料，其中，2>x>0。
[0027]进一步地，所述导电剂选自本领域已知的用于制备正极或负极的导电剂，例如选自乙炔黑、碳纳米管、炭黑等。
[0028]进一步地，所述隔膜为本领域已知的隔膜，例如为聚乙烯隔膜、聚丙烯隔膜等。
[0029]本专利技术还提供上述含有非水电解液的锂离子电池的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0030](1)准备正极片和负极片，所述正极片中含有正极活性物质，所述负极片中含有负极活性物质；
[0031](2)将非水有机溶剂、导电锂盐和添加剂混合，且保证苯基硅烷类化合物与正极活性物质和导电剂质量之和的质量比小于等于0.06；含S＝O的化合物与负极活性物质和导电剂质量之和的质量比小于等于0.05，制备得到电解液；
[0032](3)将正极片、隔膜、负极片通过卷绕得到未注液的裸电芯；将裸电芯置于外包装箔中，将步骤(2)的电解液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含有非水电解液的锂离子电池，其中，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和电解液，所述正极包括正极活性物质、粘结剂和导电剂，所述负极包括负极活性物质和导电剂，所述电解液包括非水有机溶剂、导电锂盐和添加剂，所述的添加剂包括苯基硅烷类化合物和含S＝O的化合物；其中，所述的苯基硅烷类化合物与正极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于0且小于等于0.06；所述的含S＝O的化合物与负极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于0且小于等于0.05。2.根据权利要求1所述的电池，其中，所述的苯基硅烷类化合物与正极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于等于0.005且小于等于0.06，例如小于等于0.05、0.04、0.03、0.02、0.01、0.005；所述的含S＝O的化合物与负极活性物质和导电剂质量之和的质量比大于等于0.005且小于等于0.05，例如小于等于0.04、0.03、0.02、0.01、0.005。3.根据权利要求1或2所述的电池，其中，所述的苯基硅烷类化合物具有式(I)所示的结构通式：其中，R1、R2相同或不同，各自独立地选自卤素、无取代或任选被一个、两个或更多个R
a
取代的下列基团：C
1-12
烷基、C
2-12
烯基、C
2-12
炔基、C
6-20
芳基；每一个R
a
相同或不同，彼此独立地选自卤素、C
1-12
烷基。4.根据权利要求3所述的电池，其中，R1、R2相同或不同，各自独立地选自F、C
1-6
烷基、C
2-6
烯基、苯基、萘基。5.根据权利要求3或4所述的电池，其中，所述的苯基硅烷类化合物选自下...

【专利技术属性】
技术研发人员：母英迪，王龙，廖波，王海，李素丽，李俊义，徐延铭，
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：