一种用于快充的锂离子电池非水电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种用于快充的锂离子电池非水电解液和锂离子电池，该锂离子电池非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括：(a)如结构式1所示的硫代尿嘧啶类化合物，其中，X选自O或S；R1、R2选自第一主族元素；R3、R4选自卤素元素、烃基或卤代烃中的任意一种；和(b)腈类化合物。在本发明专利技术的锂离子电池非水电解液中，通过硫代尿嘧啶类化合物和腈类类化合物的有机结合使用，能明显的提升钴酸锂电池的快充循环性能和高温存储性能。存储性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于快充的锂离子电池非水电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种用于快充的锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池的能量密度大、平均输出电压高、自放电小、没有记忆效应、循环性能优越、可快速充放电、充电效率高，而且输出功率大、使用寿命长并且不含有毒有害物质，因而被称为绿色电池。锂离子电池被广泛应用于3C数码、储能、电动工具和电动车领域，如今快充数码电池已经成为了手机、笔记本电脑、无人机、相机等重要数码领域不可或缺的一部分。
[0003]但近年来，随着消费者对电子产品的充放电要求越来越高，锂离子电池充电时间过长以及快速放电容量低的问题一直困扰着锂离子电池市场。2017年工信部提出：手机需要达到充电至30分钟，期间进入的电流≥3A或者充入电量≥60％的快充性能；美国先进电池协会规定快速充电是指在15min内获得电池40％的充电状态(SOC)。这都对锂离子电池的快充能力提出了巨大的挑战。锂离子电池在正/负极活性物质内部的脱嵌和嵌入的速率，也就是锂离子从正/负极活性物质里面跑出来的速度，或者从正/负极表面进入活性物质内部找个位置安家的速度到底有多快，这是影响充放电倍率的一个重要因素。
[0004]腈类添加剂目前广泛适用于数码、储能等领域，其中
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CN官能团可以和钴酸锂中的Co离子进行络合，从而减少Co离子的溶出对电池性能造成的影响，增强电池的循环寿命。但是腈类官能团在与Co离子络合后附着在正极材料表面，增大了正极界面阻抗，无异于增大了正极锂离子的溶剂化能，显然不能匹配当今数码电池快充体系的发展。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于快充的锂离子电池非水电解液，包含环状硫代尿嘧啶类化合物与腈类化合物，此电解液能够使得锂离子电池具有较好地快充循环性能、高温存储性能。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种用于快充的锂离子电池，该锂离子电池具有较好地快充循环性能、高温存储性能。
[0007]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种用于快充的锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括：
[0008](a)如结构式1所示的硫代尿嘧啶类化合物，
[0009][0010]其中，X选自O或S；R1、R2选自第一主族元素；R3、R4选自卤素元素、烃基或卤代烃中的任意一种；和
[0011](b)腈类化合物。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的锂离子电池非水电解液中，其添加剂包括硫代尿嘧啶类化合物和腈类化合物，借助腈类化合物中
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CN官能团和钴酸锂中的Co离子进行络合，从而减少Co离子的溶出对电池性能造成的影响，增强电池的循环寿命，且为避免腈类化合物带来的缺陷，本专利技术还引入硫代尿嘧啶类化合物，一方面，硫代尿嘧啶类化合物可以形成含S的有机或无机CEI、SEI组分，该类组分能极大的增加正负极上无机电解质界面膜的离子电导率，降低锂离子的溶剂化能和去溶剂化能，提升高电压LCO电池(钴酸锂电池)的快充性能；另一方面，该类化合物还能在正极形成含N的具有韧性的CEI膜，进一步防止高电压下LCO的正极颗粒破裂，有效提升高电压下LCO电池的快充循环性能、高温存储性能。
[0013]优选地，R1、R2选自H、Li、Na、K、Cs中的任一种。
[0014]优选地，R3、R4选自卤素元素、碳原子数为1
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3的烃基或卤代烃中的任意一种。
[0015]优选地，所述硫代尿嘧啶类化合物于所述锂离子电池非水电解液中的质量百分比为0.05％
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1％，如可以为但不限于0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％。但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。更为优选地，所述硫代尿嘧啶类化合物于所述锂离子电池非水电解液中的质量百分比为0.1％
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0.3％。
[0016]优选地，所述腈类化合物于所述锂离子电池非水电解液中的质量百分比为0.05％
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10％，如可以为但不限于0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％。但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。更为优选地，腈类化合物于所述锂离子电池非水电解液中的质量百分比为0.1％
‑
5％。
[0017]优选地，所述硫代尿嘧啶类化合物选自以下化合物的至少一种：
[0018][0019]其中，化合物1
‑
2及化合物4
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8结构式下方均为CAS编号，化合物3的合成路线如下所示：
[0020][0021]优选地，所述腈类化合物选自以下化合物的至少一种：
[0022][0023]优选地，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂(LiDFP)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiFSI)、双氟代磺酰亚胺锂(LiFSI)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟双草酸磷酸锂(LiDFOP)、四氟草酸磷酸锂(LiOTFP)中的至少一种。
[0024]优选地，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丁酯(BA)、γ
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丁内酯(GBA)、丙酸丙酯(PP)、丙酸乙酯(EP)、丁酸乙酯(EB)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、乙酸二氟乙酯(2,2
‑
DFEA)、2,2,2
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三氟乙酸乙酯(2,2,2
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TFEA)中的至少一种。
[0025]本专利技术的第二方面还提供了一种用于快充的锂离子电池，包括正极和负极，还包括上述用于快充的锂离子电池非水电解液。由于该用于快充的锂离子电池采用的锂离子电
池非水电解液包含环状硫代尿嘧啶类化合物与腈类化合物，两者相互配合，使得锂离子电池具有较好地快充循环性能、高温存储性能。
[0026]优选地，所述正极的活性材料为钴酸锂。
[0027]优选地，负极的活性材料选自人造石墨、天然石墨、钛酸锂、硅碳复合材料和氧化亚硅中的任意一种。
具体实施方式
[0028]为便于理解本专利技术，本专利技术列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本专利技术，不应视为对本专利技术的具体限制。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0029]实施例1
[0030](1)锂离子电池非水电解液的制备：在充满氮气的手套箱(O2＜2ppm，H2O＜3ppm)中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于快充的锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括：(a)如结构式1所示的硫代尿嘧啶类化合物，其中，X选自O或S；R1、R2选自第一主族元素；R3、R4选自卤素元素、烃基或卤代烃中的任意一种；和(b)腈类化合物。2.如权利要求1所述的用于快充的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述硫代尿嘧啶类化合物于所述锂离子电池非水电解液中的质量百分比为0.05％
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1％。3.如权利要求1所述的用于快充的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述腈类化合物于所述锂离子电池非水电解液中的质量百分比为0.05％
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10％。4.如权利要求1所述的用于快充的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述硫代尿嘧啶类化合物选自以下化合物的至少一种：
5.如权利要求1所述的用于快充的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述腈类化合物选自以下化合物的至少一种：6.如权利要求1所述的用于快充的锂离子电池非水电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：白晶，王霹霹，毛冲，梁洪耀，周远卫，李华丽，戴晓兵，
申请(专利权)人：珠海市赛纬电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：