一种电解液和锂离子电池制造技术

本申请公开了一种电解液和锂离子电池。所述的电解液包括非水溶剂、锂盐、式I所表示的化合物和添加剂。本发明专利技术的电解液和正极、负极、隔膜构成的锂离子电池具有更长的高温循环寿命，更高的高温存储容量保持率，更高的高温存储容量恢复率，且高温存储体积膨胀较低。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液和锂离子电池
本专利技术涉及一种电解液和锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池二次电池锂离子电池，作为移动电子设备、电动汽车、储能设备等电源被广泛使用。通常，锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液构成，电解液在锂离子电池正负极间传导电子，是影响锂离子电池性能的重要因素之一。专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：三元锂离子电池具备更高的能量密度，其工作电压范围相比传统的磷酸铁锂电池较宽，可达2.4V～4.2V，在相同的条件下，充放电过程中，产生更多的焦耳热，产生的热量使得电解液中的LiPF6高温分解为LiF和PF5，作为强路易斯酸的PF5容易与非水溶剂反应，电池内部环境发生化学变化，致使电池使用性能和寿命均降低，稳定性变差。为解决上述问题，授权公告号为CN108417894B的专利文本中公开了一种锂二次电池电解液，该电解液中包含如下结构式1所示的含硼添加剂，可实现高温容量保持率的提升。但该方法仅提升了7天内高温容量保持率，未解决锂离子电池高温下长时间存储(一个月)的问题。结构式1因此，开发新的电解液体系，提升锂离子电池的长期高温存储和容量恢复率，缓解高温产气，以适应搭载锂离子电池的新能源汽车高温下长时间使用和存储的需求至关重要。
技术实现思路
本专利技术实施方式目的在于提供一种电解液，使得含有该电解液的锂离子电池在高温下循环寿命更长，长时间高温存储和容量率高，高温体积膨胀小。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：本专利技术提供了一种电解液，其包括非水溶剂、锂盐、式I所表示的化合物和添加剂；其中，R为取代或未取代的n为2～5，所述的取代指上的一个或多个氢原子被选自下组的一个或多个取代基取代：卤素或C1-4烷基；M为碱金属。所述非水溶剂可为本领域的常规非水溶剂，优选为酯类溶剂，更优选为碳酸酯类溶剂。其中碳酸酯类溶剂优选为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基丙酯(MPC)、碳酸乙基丙酯(EPC)、碳酸甲基乙酯(MEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)和碳酸亚丁酯(BC)中的一种或多种，更优选为碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物。所述的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物中，所述的碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的质量比优选为1:1～1:5，例如，3:7。所述的锂盐可为本领域的常规锂盐，优选为LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiAsO4中的一种或多种。所述的锂盐的用量可为本领域的常规用量，优选其在电解液中的质量百分含量为5％～20％，例如，6.25％、10％、11.25％和12.5％。所述的n优选为2或3。所述的卤素优选为氟、氯、溴或碘。所述的C1-4烷基优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基。所述的碱金属优选为锂、钠或钾。所述的式I所表示的化合物的用量可为本领域电解液中添加剂的常规用量，优选其在电解液中的质量百分含量为1.0％～9.0％，例如，1.75％、1.87％、2.16％、2.46％、1.46％、2.05％、1.69％、1.91％、2.62％、3.93％和7.86％。所述的添加剂优选为碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(F-EC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、硫酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯(PS)、丙烯基磺酸内酯和1,4-丁烷磺酸内酯中的一种或多种，更优选为碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺内酯的混合物。所述的碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺内酯的混合物中，所述的碳酸亚乙烯酯和1,3-丙烷磺内酯的质量比优选为1:0.5～1:2，例如，1:1。所述的添加剂的用量可为本领域电解液中添加剂的常规用量，优选其在电解液中的质量百分含量为1％～4％，例如，2％。在一些优选方案中，R为未取代的n为2或3，M为锂或钠。在一些优选方案中，R为取代的n为2或3，M为锂或钠。所述的卤素优选为氟。所述的C1-4烷基优选为甲基或异丙基。较佳地，所述的式I所表示的化合物为如下任一化合物：较佳地，所述的式I所表示的化合物为本专利技术还提供了一种锂离子电池，其由正极、负极、隔膜及如前所述的电解液构成。作为本专利技术所描述的锂电池的正极活性物质，可以为含锂的复合氧化物。作为含锂的复合氧化物的具体例，可列举如LiMnO2、LiFeO2、LiMn2O4、Li2FeSiO4LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiNi5CO2Mn3O2、LizNi(1-x-y)CoxMyO2(x、y及z为满足0.01≤x≤0.20、0≤y≤0.20及0.97≤z≤1.20的数值，M表示选自Mn、V、Mg、Mo、Nb及Al中的至少一种元素)、LiFePO4及LizCO(1-x)MxO2(x及z为满足0≤x≤0.1及0.97≤z≤1.20的数值，M表示选自由Mn、Ni、V、Mg、Mo、Nb及Al组成的组中的至少一种元素)。从本实施方式的电解液用添加剂可有效地覆盖表面出发，正极活性物质也可以为LizNi(1-x-y)CoxMyO2(x、y及z为满足0.01≤x≤0.15、0≤y≤0.15及0.97≤z≤1.20的数值，M表示选自Mn、Ni、V、Mg、Mo、Nb及Al中的至少一种元素)或LizCO(1-x)MxO2(x及z为满足0≤x≤0.1及0.97≤z≤1.20的数值，M表示选自Mn、V、Mg、Mo、Nb及Al中的至少一种元素)。特别是在使用如LizNi(1-x-y)CoxMyO2(x、y及z为满足0.01≤x≤0.15、0≤y≤0.15及0.97≤z≤1.20的数值，M表示选自由Mn、Ni、V、Mg、Mo、Nb及Al组成的组中的至少一种元素)的Ni比例高的正极活性物质的情况下，有容易产生气体的倾向，但是即便在该情况下，也可以通过上述电解液成分的组合而有效地抑制气体产生。作为本专利技术所描述的锂电池的负极活性物质，作为负极活性物质，为可嵌入、脱嵌锂的材料。包括但不限于，结晶碳(天然石墨及人造石墨等)、无定形碳、碳涂层石墨及树脂涂层石墨等碳材料、氧化铟、氧化硅、氧化锡、钛酸锂、氧化锌及氧化锂等氧化物材料。负极活性物质也可以为锂金属或者可与锂形成合金的金属材料。可与锂形成合金的金属的具体例包含Cu、Sn、Si、Co、Mn、Fe、Sb及Ag。也可以使用含有这些金属与锂的二元或三元的合金作为负极活性物质。这些负极活性物质可以单独使用，也可以组合使用两种以上。从高能量密度化的角度出发，作为所述负极活性物质，可组合石墨等碳材料与Si、Si合金、Si氧化物等Si系的活性物质。从兼顾循环特性与高能量密度化的角度出发，作为所述负极活性物质，可组合石墨与Si系的活性物质。关于所述组合，Si系的活性物质的质量相对于碳材料与Si系的活性物质的合计质量的比可以为0.5％以上95％以下，1％以上50％以下，或2％以上40％以下。作为电池用隔膜，没有特别限制，但可以使用聚丙烯、聚乙烯等聚烯烃的单层或层叠的微多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，其特征在于，其包括非水溶剂、锂盐、式I所表示的化合物和添加剂；/n

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，其包括非水溶剂、锂盐、式I所表示的化合物和添加剂；



其中，R为取代或未取代的n为2～5，所述的取代指上的一个或多个氢原子被选自下组的一个或多个取代基取代：卤素或C1-4烷基；M为碱金属。


2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的非水溶剂为酯类溶剂；
和/或，所述的锂盐为LiPF6、LiBF4、LiClO4和LiAsO4中的一种或多种；
和/或，所述的锂盐在电解液中的质量百分含量为5％～20％；
和/或，所述的n为2或3；
和/或，所述的卤素为氟、氯、溴或碘；
和/或，所述的C1-4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基或叔丁基；
和/或，所述的碱金属为锂、钠或钾；
和/或，所述的式I所表示的化合物在电解液中的质量百分含量为1.0％～9.0％；
和/或，所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯、硫酸亚乙烯酯、1，3-丙烷磺内酯(PS)、丙烯基磺酸内酯和1，4-丁烷磺酸内酯中的一种或多种；
和/或，所述的添加剂在电解液中的质量百分含量为1％～4％。


3.如权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述的酯类溶剂为碳酸酯类溶剂；
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【专利技术属性】
技术研发人员：汪仕华，余乐，王仁和，李轶，
申请(专利权)人：远景动力技术江苏有限公司，远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32