一种电解液及锂电池制造技术

本发明专利技术涉及一种电解液及锂电池，主要解决了锂电池循环性能差和高温性能差的技术问题。本发明专利技术通过添加二氟磷酸锂和添加剂S有效解决了该问题，添加剂S的结构式为其中，R1、R2独立地为氢、卤素、被卤素取代或未取代的碳原子数为1～5的烷基或烷氧基中的一种，R3为C

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及锂电池


[0001]本专利技术涉及一种电解液及锂电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于环境友好、能量密度高等优点，目前被广泛应用于新能源汽车和储能领域中。随着新能源汽车的不断发展，新能源汽车需要更高的续航里程及动力，相应地，锂离子电池的能量密度需增大以满足新能源汽车的需求。为了提升锂离子电池能量密度，锂离子电池电芯中正负极材料压实密度及正负极片的面密度都将进一步提高；同时，单个电池的容量提升到50AH以上。电芯中材料高压实的设计对电解液提出浸润性测试要求，传统的磷酸亚铁的电解液主要使用碳酸亚乙烯酯(VC)改善磷酸亚铁锂的循环性能，但达不到改善电解液的表面张力，进而改善电解液的浸润性的特点，电解液浸润性能的提高有利于提高电池的生产效率。
[0003]电解液中，碳酸酯化合物用于形成溶剂化锂离子，在锂离子电池起到传输锂离子的作用；同时，溶剂中环状碳酸酯，如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)等在锂离子电池负极材料表面形成SEI膜。为了进一步改善SEI膜的组分及强度，电解液通过加入各种不同添加剂，如VC、PS等，但PS的使用，会导致高阻抗影响电池的性能。
[0004]中国专利CN201610536662.X中采用碳酸亚乙烯酯(VC)+氟苯(FB)+硫酸乙烯酯(DTD)的组合方式提升高能量密度磷酸亚铁锂的循环性能和高低温性能，但添加剂FB仅起到改善电解液的浸润性作用，不能起到对电池的性能改善的作用；另外，电解液中加入硫酸乙烯酯(DTD)后，电解液运输及存储都需低温环境，将极大地增加电解液的成本。
[0005]中国专利CN201910003270.0中披露高能量密度磷酸亚铁锂电池电解液采用碳酸亚乙烯酯(VC)+二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂(LiTFSi)+硫酸乙烯酯(DTD)三种添加剂改善长循环稳定性，并兼顾高低温性能；为改善电解液浸润性，还需加入氟代醚添加剂调节膜的阻抗，增强电池在高面密度和高压实体系中的浸润效果，电解液中4种添加剂不仅导致电解液配方复杂，生产工艺控制更严格之外；由于DTD的使用，电解液的低温运输及存储都将导致成本增加。

技术实现思路

[0006]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中锂电池循环性能和高温性能差的技术问题，提供一种循环性能好、高温性能佳的电池电解液及锂电池。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]本专利技术一方面提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括二
氟磷酸锂和添加剂S，其中，添加剂S的结构式为其中，R1、R2独立地为氢、卤素、被卤素取代或未取代的碳原子数为1～5的烷基或烷氧基中的一种，R3为C
n
H
2n
或C
n
H
2n
O，n为0～5之间的数。
[0009]由于常规添加剂PS等的使用会导致高阻抗，本专利技术在电解液中添加二氟磷酸锂和添加剂S，达到改善SEI膜组分、降低阻抗和低产气的效果，进而提升锂电池的循环性及高温储性能。
[0010]优选地，所述R1、R2独立地为氢或未取代的碳原子数为1～5的烷基，所述R3为C
n
H
2n
，n为0～5之间的数。
[0011]进一步优选地，所述R1、R2独立地为氢或未取代的碳原子数为1～3的烷基，所述R3为C
n
H
2n
，n为0～3之间的数。
[0012]具体地，所述添加剂S为S1和/或S2，其中，S1的结构式为S2的结构式为
[0013]本专利技术的一些具体且优选地实施方式，所述添加剂S为S1和S2，S1和S2的质量比为1:0.1～5，优选为1：0.1～3，更优选为1：0.1～2。
[0014]优选地，所述二氟磷酸锂在电解液中的质量百分含量为0.01
‑
2％，优选为0.1～1％，更优选为0.3～0.8％。
[0015]优选地，所述添加剂S在电解液中的质量百分含量为0.01
‑
10％，优选为0.1～5％，更优选为0.3～2％。
[0016]所述锂盐为六氟磷酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂中的至少一种，所述锂盐在电解液中的浓度为0.5～2mol/L。
[0017]所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯中的至少一种。
[0018]本专利技术的另一方面提供了一种锂电池，包括正极、负极和电解液，所述锂电池为如上任一项所述的电解液。
[0019]优选地，所述正极为三元材料，所述锂电池充电截止电压≥4.35g/cm3。
[0020]由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：本专利技术中的电解液及锂电池具有循环性能好、高温性能佳的优点。
附图说明
[0021]图1为本专利技术添加剂S1的核磁共振氢谱谱图；
[0022]图2为本专利技术添加剂S2的核磁共振氢谱谱图。
具体实施方式
[0023]下面结合实施例对本专利技术作进一步描述。但本专利技术并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为本行业中的常规条件。本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0024]本专利技术下述实施例中涉及的添加剂S包括S1和S2，其中，
[0025]S1为：S2为
[0026]添加剂S1和S2的合成技术路线如下：
[0027](1)添加剂S1的合成路线
[0028]向1000ml反应瓶中，加入1,2,5,6
‑
己四醇75g，甲苯350ml,三乙胺150g，氧化钙50g，四正丁基硫酸氢胺6.5g,保持温度10℃，搅拌下缓慢加入硫酰氟气体150g，反应3小时，通氮气1.5小时，过滤，得到固体粗品，采用重结晶方法得到产品103.5g，相关反应式如下。
[0029]检测结果图1所示。
[0030][0031](2)添加剂S2的合成路线
[0032]向1000ml反应瓶中，加入2，3，4，5
‑
己四醇75g，甲苯350ml，三乙胺100g，氧化钙40g，四正丁基硫酸氢胺5.0g，保持温度5℃,搅拌下缓慢能入硫酰氟气体200g,反应2小，通氮气1小时，过滤，得到固体粗品。采用重结晶方法得到产品98.3g，相关反应式如下。
[0033]检测结果如图2所示。
[0034][0035]电解液的制备：
[0036]BASE电解液：在充氩气的手套箱中(H2O含量<10ppm)，将有机溶剂碳酸二乙酯
(EC)：碳酸丙烯酯(PC)：碳酸甲乙酯(EMC)按质量比35:5:60进行混合，接着将充分干燥的锂盐LiPF6溶解于混合有机溶剂中，LiPF6的浓度为1mol/L。
[0037]对比例1至5
[0038]在BASE电解液的基础上，加入不同的比例和不同种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括二氟磷酸锂和添加剂S，其中，添加剂S的结构式为其中，R1、R2独立地为氢、卤素、被卤素取代或未取代的碳原子数为1～5的烷基或烷氧基中的一种，R3为C
n
H
2n
或C
n
H
2n
O，n为0～5之间的数。2.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于：所述R1、R2独立地为氢或未取代的碳原子数为1～5的烷基，所述R3为C
n
H
2n
，n为0～5之间的数。3.根据权利要求2所述的一种电解液，其特征在于：所述添加剂S为S1和/或S2，其中，S1的结构式为S2的结构式为4.根据权利要求3所述的一种电解液，其特征在于：所述添加剂S为S1和S2，S1和S2的质量比为1:0.1～5。5.根据权利要求1所述的一种电解液，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦虎，陈明凯，戴建才，赵世勇，
申请(专利权)人：宁德国泰华荣新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：