一种锂离子电池用电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池用电解液及锂离子电池，添加了第一添加剂硅氮硼烷类化合物，该添加剂可在正极表面发生氧化反应生成CEI膜，CEI膜一方面可以有效隔绝电解液与正极材料发生副反应，另一方面本发明专利技术生成的CEI膜稳定，可保证正极材料不受损坏，同时保证在高电压下电解液不被氧化分解，从而提升了锂离子电池在高电压下的寿命。其中，该第一添加剂中的硅原子和硼原子还可以提高活性锂离子的迁移速率，从而降低界面阻抗，同时硅原子和硼原子还可作为阴离子受体，可捕获由锂盐及其他添加剂产生的氢氟酸，避免了氢氟酸进攻正极材料表面的CEI膜，从而保证了CEI膜的稳定，达到提升容量保持率及改善高温循环和低阻抗性能的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池用电解液及锂离子电池
本专利技术涉及锂电池领域，具体涉及一种锂离子电池用电解液及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因其原料成本低，安全性能好，工作电压高、比能量大、循环寿命长等优点而被人们广泛应用应用于3C数码，新能源汽车，储能基站及航空航天领域。电解液作为锂离子电池的“血脉”，是锂离子电池重要组成原料之一，在正负极之间负责传输锂离子，对锂离子电池的容量、内阻、电压、循环、倍率、安全性等起到至关重要的作用。然而，目前商用的碳酸酯类溶剂在高电压高温环境下，电解液与正极材料表面容易发生副反应，不断消耗活性锂离子，导致锂电池高温高电压下性能恶化，无法满足客户和项目性能需求，有鉴于此，确有必要提供一种解决上述问题的技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于：提供一种锂离子电池用电解液，解决了目前锂离子电池电解液容易与正极材料发生副反应的问题，本专利技术的电解液有效隔绝了电解液与正极材料发生副反应，进而有效改善了锂离子电池在高温高压下的存储和循环性能。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂离子电池用电解液，包括锂盐、有机溶剂和具有如式Ⅰ所示的第一添加剂，其中，R1、R2各自独立的选自氢原子、卤原子、芳基、烷氧基、烯烃基、杂环芳基、烷基及其取代物中的任意一种；R3、R4各自独立的选自氢原子、卤原子、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为1～10的卤代烷、碳原子数为1～10的卤代烯基、碳原子数为1～10的卤代烷氧基及碳原子数为1～10的卤代芳基中的任意一种。优选的，所述第一添加剂为以下结构式中的至少一种：优选的，所述第一添加剂的含量可为电解液总含量的0.1～1wt％、1～2wt％、2～3wt％、3～4wt％、4～5wt％、5～6wt％、6～7wt％、7～8wt％、8～9wt％、或9～10wt％。优选的，所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、二氟双草酸磷酸锂(LiPF2(C2O4)2)、四氟草酸磷酸锂(LiPF4C2O4)、草酸磷酸锂(LiPO2C2O4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双氟磺酰亚胺锂(LiTFSI)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的至少一种。优选的，所述锂盐的含量可为所述电解液总质量的0.1～1wt％、1～2wt％、2～3wt％、3～4wt％、4～5wt％、5～6wt％、6～7wt％、7～8wt％、8～9wt％、9～10wt％、10～11wt％、11～12wt％、12～13wt％、或13～15wt％。优选的，所述有机溶剂为乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、乙酸乙酯(EA)、正丁酸乙酯(EB)和γ-丁内酯(GBL)中的至少一种。优选的，所述有机溶剂的含量可为所述电解液总质量的20～25wt％、25～30wt％、30～35wt％、35～40wt％、40～45wt％、45～50wt％、50～55wt％、55～60wt％、或60～70wt％。优选的，所述电解液还包括第二添加剂，所述第二添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、丙烯磺酸内酯(PST)、马来酸酐、二乙醇酸酐、丁二酸酐、丁二腈(SN)、已二腈(ADN)、乙二醇双(丙腈)醚(EGBE)以及已烷三腈(HTCN)中的至少一种。优选的，所述第二添加剂的含量可为所述电解液总质量的0.1～1wt％、1～3wt％、3～5wt％、5～8wt％、8～10wt％、10～12wt％、12～15wt％、或15～20wt％。本专利技术的目的之二在于，提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于所述正极片和所述负极片之间的隔膜及电解液，所述电解液为上述任一项所述的锂离子电池用电解液。相比于现有技术，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的电解液，添加了第一添加剂硅氮硼烷类化合物，该添加剂可在正极表面发生氧化反应生成CEI膜，CEI膜一方面可以有效隔绝电解液与正极材料发生副反应，另一方面本专利技术生成的CEI膜稳定，可保证正极材料不受损坏，同时保证在高电压下电解液不被氧化分解，从而提升了锂离子电池在高电压下的寿命。其中，该第一添加剂中的硅原子和硼原子还可以提高活性锂离子的迁移速率，从而降低界面阻抗，同时硅原子和硼原子还可作为阴离子受体，可捕获由锂盐及其他添加剂产生的氢氟酸，避免了氢氟酸进攻正极材料表面的CEI膜，从而保证了CEI膜的稳定，达到提升容量保持率及改善高温循环和低阻抗性能的目的。具体实施方式1、一种锂离子电池用电解液，包括锂盐、有机溶剂和具有如式Ⅰ所示的第一添加剂，其中，R1、R2各自独立的选自氢原子、卤原子、芳基、烷氧基、烯烃基、杂环芳基、烷基及其取代物中的任意一种；R3、R4各自独立的选自氢原子、卤原子、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为1～10的卤代烷、碳原子数为1～10的卤代烯基、碳原子数为1～10的卤代烷氧基及碳原子数为1～10的卤代芳基中的任意一种。进一步地，所述第一添加剂为以下结构式中的至少一种：进一步地，所述第一添加剂的含量可为电解液总含量的0.1～1wt％、1～2wt％、2～3wt％、3～4wt％、4～5wt％、5～6wt％、6～7wt％、7～8wt％、8～9wt％、或9～10wt％。合适含量的第一添加剂，不仅可以降低电池的直流阻抗，提高高温状态下的容量保持率，还能抑制高温状态下的厚度膨胀率，提高其容量恢复率，从而改善了电池的高温循环性能和阻抗性能。而如果该添加剂的含量添加较少，含量不足，则对于电池性能的改善有限；而如果含量较多，又会起到反作用，同样无法有效改善电池的性能。此外，第二添加剂采用的物质及其含量添加比例也会对第一添加剂的改善效果产生影响。进一步地，所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、二氟双草酸磷酸锂(LiPF2(C2O4)2)、四氟草酸磷酸锂(LiPF4C2O4)、草酸磷酸锂(LiPO2C2O4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双氟磺酰亚胺锂(LiTFSI)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的至少一种。进一步地，所述锂盐的含量可为所述电解液总质量的0.1～1wt％、1～2wt％、2～3wt％、3～4wt％、4～5wt％、5～6wt％、6～7wt％、7～8wt％、8～9wt％、9～10wt％、10～11wt％、11～12wt％、12～13wt％、或13～15wt％。进一步地，所述有机溶剂为乙烯碳酸酯(EC)、丙烯碳酸酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、乙酸乙酯(EA)、正丁酸乙酯(EB)和γ-丁内酯(GBL)中的至少一种。...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池用电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和具有如式Ⅰ所示的第一添加剂，/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和具有如式Ⅰ所示的第一添加剂，



其中，R1、R2各自独立的选自氢原子、卤原子、芳基、烷氧基、烯烃基、杂环芳基、烷基及其取代物中的任意一种；R3、R4各自独立的选自氢原子、卤原子、碳原子数为1～10的烷基、碳原子数为1～10的烷氧基、碳原子数为1～10的卤代烷、碳原子数为1～10的卤代烯基、碳原子数为1～10的卤代烷氧基及碳原子数为1～10的卤代芳基中的任意一种。


2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂为以下结构式中的至少一种：





3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述第一添加剂的含量为电解液总含量的0.1～10wt％。


4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、草酸磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。


5.根据权利要求4所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李希平，熊伟，马斌，陈杰，杨山，李载波，
申请(专利权)人：惠州锂威新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44