一种电解液及包括该电解液的锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开一种电解液及包括该电解液的锂离子电池，本发明专利技术采用的电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐以及电解液功能添加剂；所述电解液功能添加剂包括添加剂A、添加剂B以及添加剂C；添加剂A选自1,2,4

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及包括该电解液的锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池材料领域，具体涉及一种电解液及包括该电解液的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池自1991年商业化应用以来，因其具有相比于其他化学二次电池更高的能量密度和更长的循环寿命，因而被广泛应用于数码3C、动力、储能等领域。随着其应用领域的不断拓展，迫切需求更高能量密度的锂离子电池。
[0003]通过提升电池的容量和工作电压可以进一步提高锂离子电池的能量密度，然而当前电池材料的容量已逐渐触及瓶颈，因而提升电池工作电压成为提升电池能量密度的主要手段。但随之而来的问题也逐渐凸显：如传统电解液体系在高电压下的氧化分解反应严重地限制了电池的性能提升，尤其是在高温环境下，电解液体系的分解反应会进一步加剧。因而，如何提升电解液体系在高电压下的耐高温性能，从而满足高能量密度锂离子电池的应用需求成为亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为了改善上述技术问题，本专利技术提供一种电解液及包括该电解液的锂离子电池，通过引入1,2,4
‑
噁二唑类化合物、多腈类化合物以及路易斯碱类化合物作为电解液功能添加剂，通过三种电解液功能添加剂的协同作用，能够有效抑制电解液中各组分在高电压下的氧化分解反应，以降低电池在高温循环和高温储存时的产气效应，且应用本专利技术电解液的锂离子电池在高电压下具有优异的高温循环性能和高温储存性能。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、锂盐以及电解液功能添加剂；所述电解液功能添加剂包括添加剂A、添加剂B以及添加剂C；
[0007]其中：所述添加剂A选自1,2,4
‑
噁二唑类化合物中的至少一种，所述添加剂B选自多腈类化合物中的至少一种，所述添加剂C选自路易斯碱类化合物中的至少一种。
[0008]根据本专利技术，所述添加剂A选自式Ⅰ所示结构的1,2,4
‑
噁二唑类化合物中的至少一种：
[0009][0010]式I中：R1、R2相同或不同，各自独立地选自氢、卤素、
‑
CN、
‑
COOR、无取代或任选被一个或多个选自卤素、氰基的基团所取代的烷基、无取代或任选被一个或多个选自卤素、C1‑4烷基的基团所取代的芳基或杂芳基；R选自烷基。
[0022][0023]其中：R
21
为至少具有2个取代位置的碳原子数为1
‑
10个的基团；R
22
为至少具有3个取代位置的碳原子数为1
‑
10个的基团；R
23
为至少具有4个取代位置的碳原子数为1
‑
10个的基团。
[0024]根据本专利技术，所述碳原子数为1
‑
10个的基团选自无取代或任选被一个或多个选自卤素的基团取代的C1‑
C
10
烷基、C5‑
C
10
杂芳基、C6‑
C
10
芳基。
[0025]根据本专利技术，所述式II
‑
1所示结构的二腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：丁二腈、戊二腈、已二腈、癸二腈、壬二腈、二氰基苯、对苯二腈、吡啶
‑
3,4
‑
二腈、2,5
‑
二氰基吡啶、2,2,3,3
‑
四氟丁二腈、3,3
’‑
[1,2
‑
乙二基双(氧基)]双丙腈、四氟对苯二腈、4
‑
四氢噻喃亚甲基丙二腈、反丁烯二腈、乙二醇双丙腈醚和1,4,5,6
‑
四氢
‑
5,6
‑
二氧
‑
2,3
‑
吡嗪二甲腈。
[0026]根据本专利技术，所述式II
‑
2所示结构的三腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：1,3,6己烷三腈、1,3,5
‑
环己烷三腈、1,3,5
‑
苯三氰、1,2,3
‑
丙三甲和、甘油三腈。
[0027]根据本专利技术，所述式II
‑
3所示结构的四腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：1,1,3,3
‑
丙四甲腈、1,2,2,3
‑
四氰基丙烷、1,2,4,5
‑
四氰基苯、2,3,5,6
‑
吡嗪四腈、3
‑
甲基
‑3‑
丙基
‑
环丙烷
‑
1,1,2,2
‑
四甲腈、7,7,8,8
‑
四氰基对苯二醌二甲烷和四氰基乙烯。
[0028]优选地，所述添加剂B选用如下多腈化合物中的至少一种：丁二腈、已二腈、癸二腈、1,3,6己烷三腈、1,3,5
‑
环己烷三腈、甘油三腈、2,3,5,6
‑
吡嗪四腈、四氰基乙烯。
[0029]根据本专利技术，所述添加剂B的加入量占电解液总质量的0.5～3.5％，例如为0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％、2.0wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％。
[0030]大量实验研究意外发现：当添加剂B的加入量过少(少于0.5wt％)，强吸电子能力的氰基将不足以在正极界面上络合不稳定的高价过渡金属离子，因而不稳定的高价过渡金属离子会破坏负极界面膜，从而致使电池循环性能下降、且高温存储产气多；而当添加剂B的加入量过多，将使电解液中强吸电子能力的氰基过多，因而会使界面阻抗增加，从而使电池的循环性能下降。
[0031]根据本专利技术，所述添加剂C选自至少包含具有孤对电子的硼(B)、磷(P)和/或氮(N)原子的路易斯碱类化合物中的至少一种。
[0032]根据本专利技术，所述添加剂C选自如下化合物中的至少一种：三(三甲基硅烷基)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(五氟苯基)硼烷、三(2,2,2
‑
三氟乙基)亚磷酸酯、亚磷酸三甲酯、六(2,2,2
‑
三氟乙氧基)环三磷腈、乙氧基(五氟)环三磷腈、七甲基二硅氮烷、三甲基硅咪唑、4,5
‑
二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂。
[0033]优选地，所述添加剂C选自如下路易斯碱类化合物中的至少一种：三(三甲基硅烷基)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三甲基甲硅烷基)硼酸酯、三甲基硅咪唑、4,5
‑
二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂。
[0034]根据本专利技术，所述添加剂C的加入量占电解液总质量的0.1～2wt％，例如为0.1wt％、0.2wt％、0.5wt％、1.0wt％、1.5wt％和2wt％。
[0035]大量实验研究意本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括非水有机溶剂、锂盐以及电解液功能添加剂；所述电解液功能添加剂包括添加剂A、添加剂B以及添加剂C；其中：所述添加剂A选自1,2,4
‑
噁二唑类化合物中的至少一种，所述添加剂B选自多腈类化合物中的至少一种，所述添加剂C选自路易斯碱类化合物中的至少一种。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂A选自式Ⅰ所示结构的1,2,4
‑
噁二唑类化合物中的至少一种：式I中：R1、R2相同或不同，各自独立地选自氢、卤素、
‑
CN、
‑
COOR、无取代或任选被一个或多个选自卤素、氰基的基团所取代的烷基、无取代或任选被一个或多个选自卤素、C1‑4烷基的基团所取代的芳基或杂芳基；R选自烷基；和/或，R选自C1‑
12
烷基；和/或，所述烷基为C1‑
12
烷基。3.如权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述添加剂A选自如下化合物A
‑
1至A
‑
5中的至少一种：的至少一种：4.如权利要求1
‑
3任一项所述的电解液，其特征在于，所述添加剂A的加入量占电解液总质量的0.1～2wt％。5.如权利要求1
‑
4任一项所述的电解液，其特征在于，所述添加剂B选自多腈类化合物中的至少一种；和/或，所述多腈类化合物选自式II
‑
1所示的二腈类化合物、式II
‑
2所示的三腈类化合物和式II
‑
3所示的四腈类化合物中的至少一种：
其中：R
21
为至少具有2个取代位置的碳原子数为1
‑
10个的基团；R
22
为至少具有3个取代位置的碳原子数为1
‑
10个的基团；R
23
为至少具有4个取代位置的碳原子数为1
‑
10个的基团；和/或，所述碳原子数为1
‑
10个的基团选自无取代或任选被一个或多个选自卤素的基团取代的C1‑
C
10
烷基、C5‑
C
10
杂芳基、C6‑
C
10
芳基；和/或，所述式II
‑
1所示结构的二腈类化合物选自如下化合物中的至少一种：丁二腈、戊二腈、已二腈、癸二腈、壬二腈、二氰基苯、对苯二腈、吡啶
‑
3,4
‑
二腈、2,5
‑
二氰基吡啶、2,2,3,3
‑
四氟丁二腈、3,3
’‑
[1,2
‑
乙二基双(氧基)]双丙腈、四氟对苯二腈、4
‑
四氢噻喃亚甲基丙二腈、反丁烯二腈、乙二醇双丙腈醚和1,4,5,6
‑
四氢
‑
5,6
‑
二氧

【专利技术属性】
技术研发人员：王海，李素丽，李俊义，徐延铭，
申请(专利权)人：珠海冠宇电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：