本发明专利技术涉及一种锂离子电池用电解液及其制备方法和锂离子电池。在锂离子电池用电解液中，包含有机溶剂、锂盐以及添加剂，所述添加剂包括吡啶环化合物和含砜基与腈基的化合物，所述吡啶环化合物选自通式(Ⅰ)所示的化合物，所述含砜基与腈基的化合物选自通式(Ⅱ)所述的化合物。通过利用吡啶环化合物和含砜基与腈基的化合物的共同作用，从而抑制电解液在正负极表面的氧化反应，稳定正负极活性材料，提高电池的循环容量保持率和循环性能，减缓高温存储时的电池膨胀。时的电池膨胀。时的电池膨胀。
【技术实现步骤摘要】
锂离子电池用电解液及其制备方法和锂离子电池
[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池用电解液及其制备方法和锂离子电池。
技术介绍
[0002]锂离子电池广泛应用于消费类电子产品和新能源动力汽车以及储能等的领域。随着消费类电子产品尺寸的小型化以及人们对新能源汽车续航里程的需求不断提高，锂离子电池急需向高能量密度的方向发展，提高锂离子电池的上限电压和使用高理论容量的正负极材料均是提高锂离子电池能量密度的有效途径。
[0003]但如高电压钴酸锂、高镍等高理论容量的正极活性材料在循环和高温存储过程中容易出现过渡金属溶出的情况，加剧锂离子电池用电解液的副反应，导致循环和高温存储性能较差。硅基负极等高容量的负极活性材料因存在较大的体积膨胀，会导致其表面的固体电解质界面SEI膜不断破裂和生成，电解液被不断消耗，容量持续衰减。因此，需要开发出一款能够匹配高容量正负极材料的电解液，以解决电解液被不断消耗，锂离子电池容量持续衰减的问题。
[0004]中国专利申请CN110943253A公开了一种高电压锂离子电池组合式电解液添加剂、电解液及其电池，该高电压锂离子电池组合式电解液添加剂由砜类化合物和氟代碳酸酯类化合物混合而成。该专利以氟代碳酸酯作为主要添加剂，氟代碳酸酯容易分解产气，另外氟代碳酸酯的成本较高，导致电池的成本较高，限制了其应用。
[0005]中国专利申请CN111244543A公开了一种高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液、电池及其化成方法，该高电压锂离子电池电解液添加剂为吡啶化合物，通过在高温和高电压下的化成，使吡啶类化合物添加剂得到较为充分的分解，然而该专利申请中单独使用吡啶基类化合物，在高温性能和循环性能下依旧有所不足，限制了其应用。
技术实现思路
[0006]针对现有技术中锂电池的电化学性能差、尤其是循环稳定性能不佳、循环容量衰减严重以及高温存储时电池膨胀严重等问题，本专利技术提供了一种锂离子电池用电解液及其制备方法和锂离子电池。
[0007]本专利技术的目的可以利用以下的技术方案而实现：
[0008][1]一种锂离子电池用电解液，包含有机溶剂、锂盐以及添加剂，其特征在于，所述添加剂包括吡啶环化合物和含砜基与腈基的化合物；
[0009]其中，所述吡啶环化合物选自以下通式(Ⅰ)所示的化合物：
[0010][0011]其中，R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自氢原子、氟原子、碳原子数为1～6的取代或未取代的烷基，取代基选自氰基或卤素；
[0012]所述含砜基与腈基的化合物选自以下通式(Ⅱ)所示的化合物：
[0013][0014][0015]其中，R6选自碳原子数为1～8的取代或未取代的亚烷基，取代基选自氰基或卤素；
[0016]R7选自碳原子数为1～8的取代或未取代的烷基、碳原子数为2～8的取代或未取代的烯基、碳原子数为2～8的取代或未取代的炔基、碳原子数为1～8的取代或未取代的烷氧基、碳原子数为6～10的取代或未取代的苯基，取代基选自氰基或卤素。
[0017][2]根据[1]所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述吡啶环化合物包含结构式Ⅰ～结构式
Ⅹ
所示化合物中的至少一种：
[0018][0019][0020][3]根据[1]所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述砜基与腈基的化合物包含结构式XI～结构式XXI所示化合物中的至少一种：
[0021][0022][4]根据[1]所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，以所述电解液总质量100份计，包含所述有机溶剂70～85份、所述锂盐5～15份以及所述添加剂1.5～15份；
[0023]所述添加剂包含所述吡啶环化合物0.1～10.0份、所述含砜基与腈基的化合物0.2～10.0份。
[0024][5]根据[4]所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，以所述电解液总质量100份计，包含所述有机溶剂70～85份、所述锂盐5～15份以及所述添加剂1.5～15份；
[0025]所述添加剂包含所述吡啶环化合物0.1～10.0份、所述含砜基与腈基的化合物0.2～10.0份、所述其他添加剂1.0～14.5份，
[0026]所述其他添加剂包含1,3
‑
丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3,6
‑
已烷三腈、1,3
‑
丙烯磺酸内酯以及二氟草酸硼酸锂中的一种或两种以上。
[0027][6]根据[1]所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述有机溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ
‑
丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯以及乙酸二氟乙酯中的一种或两种以上。
[0028][7]根据[1]所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述锂盐包含六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯
酸锂以及三氟甲磺酸锂中的一种或两种以上。
[0029][8]一种锂离子电池用电解液的制备方法，其特征在于，所述电解液为[1]～[7]中任一项所述的锂离子电池用电解液，包含以下步骤：
[0030](1)在充满氩气的手套箱中，设置水氧值＜5ppm，以所述电解液总质量100份计，配制有机溶剂70～85份，
[0031]所述有机溶剂包含碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ
‑
丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯以及乙酸二氟乙酯中的一种或两种以上；
[0032](2)以所述电解液总质量100份计，配制添加剂1.5～15份，
[0033]所述添加剂包含吡啶环化合物0.1～10.0份和含砜基与腈基的化合物0.2～10.0份，或者，
[0034]所述添加剂包含所述吡啶环化合物0.1～10.0份、所述含砜基与腈基的化合物0.2～10.0份、所述其他添加剂1.0～14.5份；
[0035](3)在室温下，将所述有机溶剂70～85份与所述锂盐5～15份混合，得到有机溶剂与锂盐的混合物，再加入所述添加剂1.5～15份，得到锂离子电池用电解液，
[0036]所述锂盐包含六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双草酸硼酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂以及三氟甲磺酸锂中的一种或两种以上。
[0037][9]一种锂离子电池，其包括电解液、正极片、负极片以及隔膜，其特征在于，所述电解液为[1]～[7]中任一项所述的锂离子电池用电解液。
[0038]本专利技术的有益效果如下：
[0039]吡啶环化合物可以在锂离子电池负极中形成致密且稳定的保护膜，抑制负极活性材料充放电过程中的体积膨胀，同时吡啶环化合物可在正极表面与正极活性材料中的过渡金属元素发生络合反应，稳定正极的过渡金属元素，从而有效地抑制电解液在正极表面的反应以及过渡金属元素溶出，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池用电解液，包含有机溶剂、锂盐以及添加剂，其特征在于，所述添加剂包括吡啶环化合物和含砜基与腈基的化合物；其中，所述吡啶环化合物选自以下通式(Ⅰ)所示的化合物：其中，R1、R2、R3、R4、R5各自独立地选自氢原子、氟原子、碳原子数为1～6的取代或未取代的烷基，取代基选自氰基或卤素；所述含砜基与腈基的化合物选自以下通式(Ⅱ)所示的化合物：其中，R6选自碳原子数为1～8的取代或未取代的亚烷基，取代基选自氰基或卤素；R7选自碳原子数为1～8的取代或未取代的烷基、碳原子数为2～8的取代或未取代的烯基、碳原子数为2～8的取代或未取代的炔基、碳原子数为1～8的取代或未取代的烷氧基、碳原子数为6～10的取代或未取代的苯基，取代基选自氰基或卤素。2.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述吡啶环化合物包含结构式Ⅰ～结构式
Ⅹ
所示化合物中的至少一种：
3.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，所述砜基与腈基的化合物包含结构式XI～结构式XXI所示化合物中的至少一种：
4.根据权利要求1所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，以所述电解液总质量100份计，包含所述有机溶剂70～85份、所述锂盐5～15份以及所述添加剂1.5～15份；所述添加剂包含所述吡啶环化合物0.1～10.0份、所述含砜基与腈基的化合物0.2～10.0份。5.根据权利要求4所述的锂离子电池用电解液，其特征在于，以所述电解液总质量100份计，包含所述有机溶剂70～85份、所述锂盐5～15份以及所述添加剂1.5～15份；所述添加剂包含所述吡啶环化合物0.1～10.0份、所述含砜基与腈基的化合物0.2～10.0份、所述其他添加剂1.0～14.5份，所述其他添加剂包含1,3
‑
丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3,6
‑
已烷三腈、1,3
【专利技术属性】
技术研发人员：杨涛，孙结岩，张春晖，王献明，岳敏，
申请(专利权)人：深圳市研一新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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