非水电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种非水电解液及锂离子电池，非水电解液包括电解质锂盐、非水溶剂、第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂包括一种或几种式(i)‑(iii)所示的化合物，第二添加剂包括双草酸二氟磷酸锂(LiODFP)，其中，式(i)‑(iii)结构式分别如下：

【技术实现步骤摘要】
非水电解液及锂离子电池
本专利技术涉及电池
，尤其涉及一种非水电解液及锂离子电池。
技术介绍
电解液是锂离子电池四大关键材料之一，被称为锂离子电池的“血液”，它的作用是在电池中正负极之间传导电子，也是锂离子电池获得高压、高比能等优点的重要保证。用于锂离子电池的电解质一般应该满足以下基本要求：1、高的离子电导率，一般应达到1×10-3～2×10-2S/cm；2、高的热稳定性和化学稳定性，在较宽的电压范围内不发生分离；3、较宽的电化学窗口，在较宽的电压范围内保持电化学性能的稳定；4、与电池其他部分例如电极材料、电极集流体和隔膜等具有良好的相容性；5、安全、无毒、无污染性。目前人们对耐高温电解液进行了一系列研究，为了改善高温性能，一般使用碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯等添加剂，但是这一类添加剂会造成电池阻抗较大，很难兼顾容量、内阻等其它电化学性能的平衡。为了改善电池的低温性能，一般会选择乙酸乙酯、丙酸乙酯等熔点较低的羧酸酯作为电解液的主溶剂，但是这些溶剂的沸点相对较低，对电池的高温性能不利。因此，开发一种兼顾电解液在高温及低温时的性能的电解液十分必要。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种非水电解液及锂离子电池，本专利技术的非水电解液兼顾高温和低温(-30℃～60℃)存储时的稳定性，所制备锂离子电池在-30℃～60℃均具有良好的循环性。本专利技术的第一个目的是提供一种非水电解液，其耐-30℃～60℃温度，包括电解质锂盐、非水溶剂、第一添加剂和第二添加剂，>第一添加剂包括一种或几种式(i)-(iii)所示的化合物，第二添加剂包括双草酸二氟磷酸锂(LiODFP)，其中，式(i)-(iii)结构式分别如下：其中，R1、R2和R3分别独立地选自氢、C1-C5饱和烃基、C1-C5不饱和烃基、C1-C5烷氧基、卤素或C6-C18芳香基。进一步地，C1-C5饱和烃基选自甲基、乙基、正丙基或正丁基。进一步地，C1-C5不饱和烃基选自乙烯基或烯丙基。进一步地，卤素为氟、氯或溴。进一步地，C6-C18芳香基为苯基。优选地，式(i)和(ii)中，R1、R2和R3的至少一个为乙烯基；式(iii)中，R1和R2的至少一个为乙烯基。进一步地，第一添加剂和第二添加剂的质量比为0.1-5:0.1-5。进一步地，电解质锂盐、非水溶剂、第一添加剂和第二添加剂的质量比为10-20:60-90:0.1-5:0.1-5。进一步地，电解质锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂和高氯酸锂中的一种或几种。进一步地，非水溶剂选自氟化的非环状羧酸酯和/或氟化的非环状碳酸酯。进一步地，氟化的非环状羧酸酯选自含三氟甲基的非环状羧酸酯，含三氟甲基的非环状羧酸酯包括H-COO-CH2CF3、CH3-COO-CH2CF3、CH3CH2-COO-CH2CF3和CH3CH2CH2-COO-CH2CF3中的一种或几种。进一步地，氟化的非环状碳酸酯选自含三氟甲基的非环状碳酸酯，含三氟甲基的非环状碳酸酯选自CH3-OCOO-CH2CF3和/或CF3CH2-OCOOCH2CH3。本专利技术的第二个目的是提供一种锂离子电池，包括含有正极活性物质的正极，含有负极活性物质的负极和设置在正极和负极之间的隔膜以及电解液；电解液包括本专利技术的上述非水电解液。进一步地，正极活性物质选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂，镍锰酸锂、锰酸钴锂，富锂锰基材料和三元正极材料中的一种或几种，三元正极材料的结构式为LiNi1-x-y-zCoxMnyAlzO2，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1。进一步地，负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅基合金和活性炭中的一种或几种。进一步地，在锂离子电池中，对隔离膜的种类没有具体限制，可根据实际需求进行选择。优选地，隔膜包括基膜和涂覆在基膜上的纳米氧化铝涂层，基膜为PP、PE和PET中的至少一种，纳米氧化铝涂层的厚度为1.0～6.0μm。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术的非水电解液通过第一添加剂和第二添加剂的组合，控制电解液在低温及高温(-30℃～60℃)保存时的稳定性，抑制高温产气，所制备锂离子电池在-30℃～60℃均具有良好的循环性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细说明如后。附图说明图1是各实施例制备的电池的高温循环寿命测试结果；图2是各实施例制备的电池的高温存储容量保持与恢复测试结果；图3是各实施例制备的电池的低温放电测试结果。具体实施方式下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术以下实施例中，锂离子二次电池的制备方法如下：将正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(LNCM)、导电剂碳纳米管(50-80μm)、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比8∶1∶1在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于铝箔上烘干、冷压，得到正极极片，其压实密度为3.5g/cm3。将负极活性物质石墨、导电剂科琴黑、粘结剂PVDF、增稠剂碳甲基纤维素钠(CMC)按照质量比8∶1∶1∶1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于铜箔上烘干、冷压，得到负极极片，其压实密度为1.5g/cm3。以厚度9μm的聚乙烯(PE)为基膜，并在基膜上涂覆纳米氧化铝涂层3μm，得到隔膜。将正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并叠片得到裸电芯。将裸电芯装入铝塑膜，然后在80℃下烘烤除水后，注入相应的电解液并封口，之后经过静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序，获得成品软包装锂离子二次电池。本专利技术以下实施例中，所涉及的化合物a-r及其结构式依次如下：实施例1一种非水电解液，以重量计，由以下重量份的组分组成：六氟磷酸锂10份、CH3-COO-CH2CF330份、CH3-OCOO-CH2CF330份、化合物a0.2份、LiODFP0.5份。实施例2一种非水电解液，以重量计，由以下重量份的组分组成：六氟磷酸锂10份、CH3-COO-CH2CF330份、CH3-OCOO-CH2CF330份、化合物b0.2份、LiODFP0.5份。实施例3一种非水电解液，以重量计，由以下重量份的组分组成：六氟磷酸锂10份、CH3-COO-CH2CF330份、CH3-OCOO-CH2CF330份、化合物c0.2份、LiODFP0.5份。实施例4一种非水电解液，以重量计，由以下重量份的组分组成：六氟磷酸锂10份、CH3-C本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种非水电解液，其特征在于，包括电解质锂盐、非水溶剂、第一添加剂和第二添加剂，/n所述第一添加剂包括一种或几种式(i)-(iii)所示的化合物，/n所述第二添加剂包括双草酸二氟磷酸锂，/n其中，式(i)-(iii)结构式分别如下：/n

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其特征在于，包括电解质锂盐、非水溶剂、第一添加剂和第二添加剂，
所述第一添加剂包括一种或几种式(i)-(iii)所示的化合物，
所述第二添加剂包括双草酸二氟磷酸锂，
其中，式(i)-(iii)结构式分别如下：



其中，R1、R2和R3分别独立地选自氢、C1-C5饱和烃基、C1-C5不饱和烃基、C1-C5烷氧基、卤素或C6-C18芳香基。


2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述C1-C5饱和烃基选自甲基、乙基、正丙基或正丁基。


3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述C1-C5不饱和烃基选自乙烯基或烯丙基。


4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述第一添加剂和第二添加剂的质量比为0.1-5:0.1-5。


5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸...

【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