本发明专利技术提供一种锂离子电池非水电解液及其应用。所述锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含化合物A以及其他添加剂。本发明专利技术提供的电解液含有化合物A添加剂，不仅能够在正极材料和负极材料表面形成薄且稳定的界面膜和降低成膜阻抗，同时还能捕获正极材料溶出的过渡金属离子，防止其沉积在负极材料表面破坏SEI膜，并与其他添加剂协同作用，进而改善锂离子电池的高温存储性能和循环寿命。能和循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池非水电解液及其应用
[0001]本专利技术属于电池领域，具体涉及一种锂离子电池非水电解液及其应用。
技术介绍
[0002]锂离子电池具有工作电压高、比能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应和对环境污染小等优点，已经被广泛应用于各类电子消费品和动力电池市场。为了满足电动汽车高续航里程、在高低温环境正常使用、快速充放电以及具有长循环寿命的需求，因此需要开发更高能量密度、优异高低温性能、高功率特性和循环稳定性的锂离子电池。目前锂离子电池大都采用以六氟磷酸锂为主锂盐和碳酸酯类溶剂的非水电解液体系。
[0003]然而，锂离子电池非水电解液体系仍存在诸多不足，例如在电池充放电过程中，电极材料与电解液界面处会持续发生副反应，进而导致电芯胀气，电池内阻增加，影响锂离子电池的电化学性能。尤其电池在高温下工作时，负极侧的固态电解质膜(Solid Electrolyte Interface，SEI)容易受热分解，从而引起电解液发生还原分解反应；同时正极一侧的过渡金属离子脱出迁移到负极处破坏SEI膜，并消耗活性锂离子，导致电池的电化学性能恶化甚至失效。如果反应过于剧烈还会持续释放热量，若反应释放的热量不能及时排散，电芯发生胀气和漏液，甚至引起燃烧爆炸等一系列安全问题。
[0004]CN111261938A公开了一种钠离子电池非水电解液，其包括钠盐、添加剂和有机溶剂。添加剂采用具有路易斯酸性的金属氯化盐，但是钠离子电池的循环寿命较短且比容量不断衰减。CN106920988A公开了一种钠离子电池电解液以及环状硫酸酯类添加剂，其中添加剂为环状的有机硫酸酯类添加剂，并且制备过程较为复杂，而且循环性能较差和容量保持率较低。
[0005]基于以上考虑，在本领域中，期望开发一种锂离子电池电解液，不仅能够形成稳定且薄的SEI膜，同时还能提高电池在高温下的电化学性能。
技术实现思路
[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子电池非水电解液及其应用。本专利技术提供的电解液含有化合物A添加剂，不仅能够在正极材料和负极材料表面形成薄且稳定的界面膜和降低成膜阻抗，同时还能捕获正极材料溶出的过渡金属离子，防止其沉积在负极材料表面破坏SEI膜，进而改善锂离子电池的高温存储性能和循环寿命。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种锂离子电池非水电解液，所述锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含具有式1所示结构的化合物A以及其他添加剂：
[0009][0010]其中R1、R2、R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C1～C20的烯基、取代或未取代的C1～C20的炔基、异氰酸酯基、取代或未取代的醚基、取代或未取代的磺酰基、取代或未取代的磺酸酯基。
[0011]本专利技术提供了一种锂离子电池非水电解液，通过在电解液中引入具有双脲结构的化合物A添加剂，能够在正极材料和负极材料表面形成稳定的SEI膜且具备较小的成膜阻抗，并且还能在电池循环过程中与正极材料脱出的过渡金属离子络合，防止其在负极一侧析出，同时与其他添加剂协同作用，从而提高锂离子电池的高温电化学性能。
[0012]优选地，所述化合物A中R1、R2、R3和R4各自独立地选自氟取代的C1～C20的烷基、氟取代的C1～C20的烯基、氟取代的C1～C20的炔基、氟取代的醚基、氟取代的磺酰基或氟取代的磺酸酯基。
[0013]优选地，所述化合物A为如下化合物中的至少一种；
[0014][0015]在本专利技术中，所述化合物A例如可以为化合物Ⅰ和化合物Ⅱ、化合物Ⅲ和化合物Ⅳ、化合物
Ⅴ
或化合物
Ⅵ
，但不限于所列举的种类，化合物A范围内其它未列举的种类同样适用。
[0016]优选地，所述锂离子电池非水电解液中化合物A的质量百分含量为0.05～10％，例如可以为0.05％，0.5％，1％，2％，5％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未
列举的数值同样适用。
[0017]优选地，所述锂离子电池非水电解液中其他添加剂的质量百分含量为0.05～10％，例如可以为0.05％，0.5％，1％，2％，5％或10％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0018]优选地，所述锂离子电池非水电解液中其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3
‑
丙磺酸内酯、1,4
‑
丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、二磺酸亚丙酯、丙烯磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙基磷酸酐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三烯丙基磷酸酯、三炔丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、马来酸酐、柠康酸酐或丁二酸酐中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为碳酸亚乙烯酯和碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯和1,3
‑
丙磺酸内酯、1,4
‑
丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯或硫酸丙烯酯，但不限于所列举的种类，其他添加剂范围内其它未列举的种类同样适用。
[0019]优选地，所述电解质为锂盐。
[0020]优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂或二氟草酸磷酸锂中的任意一种或至少两种的组合，例如可以为六氟磷酸锂和四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂和双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双三氟甲烷磺酰亚胺锂，但不限于所列举的种类，锂盐范围内其它未列举的种类同样适用。
[0021]优选地，所述锂离子电池非水电解液中锂盐的浓度为0.5～5mol/L，例如可以为0.5mol/L，1mol/L，1.5mol/L，2mol/L，2.5mol/L或5mol/L，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0022]优选地，所述非水溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ
‑
丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯或丁酸丙酯中任意一种或至少两种的组合，例如可以为碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯、γ
‑
丁内酯和乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯或丙酸丙酯，但不限于所列举的种类，非水溶剂范围内其它未列举的种类同样适用。
[0023]优选地，所述锂离子电池非水电解液中非水溶剂的质量百分含量为60～90％，例如可以为60％，65％，70％，75％，85％或90％，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
[0024]第二方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括由第一方面所述的锂离子电池非水电解液。
[0025]优选地，所述锂离子电池还包括正极片、负极片和隔膜。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含具有式1所示结构的化合物A以及其他添加剂：其中R1、R2、R3和R4各自独立地选自取代或未取代的C1～C20的烷基、取代或未取代的C1～C20的烯基、取代或未取代的C1～C20的炔基、异氰酸酯基、取代或未取代的醚基、取代或未取代的磺酰基、取代或未取代的磺酸酯基。2.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述化合物A中R1、R2、R3和R4各自独立地选自氟取代的C1～C20的烷基、氟取代的C1～C20的烯基、氟取代的C1～C20的炔基、氟取代的醚基、氟取代的磺酰基或氟取代的磺酸酯基。3.根据权利要求1或2所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述化合物A为如下化合物中的至少一种；化合物中的至少一种；优选地，所述锂离子电池非水电解液中化合物A的质量百分含量为0.05～10％。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中其他添加剂的质量百分含量为0.05～10％。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述锂离子电池非水电解液中其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3
‑
丙磺酸内酯、1,4
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丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、甲
烷二磺酸亚甲酯、二磺酸亚丙酯、丙烯磺酸内酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丙基磷酸酐、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三烯丙基磷酸酯、三炔丙基磷酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、马来酸酐、柠康酸酐或丁二酸酐中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求1
‑
5中任一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述电解质为锂盐；优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双乙二酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺...
【专利技术属性】
技术研发人员：洪坤光，潘文成，
申请(专利权)人：天津市捷威动力工业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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