一种非水电解液及二次电池制造技术

为克服锂离子电池存在高温产气和阻抗增长的问题，本发明专利技术提供了一种非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质盐和添加剂，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯，所述环状碳酸酯在所述非水有机溶剂中的质量百分含量为10～40％；所述添加剂包括式I所示的第一添加剂和式II所示的第二添加剂，所述第一添加剂的还原电位在0.95V以上；所述非水电解液满足以下条件：0.05％≤A≤1.8％；0.01％≤B≤0.2％；0.15≤A/(B*10)≤10.5。同时，本发明专利技术还公开了包括上述非水电解液的二次电池。本发明专利技术提供的非水电解液能够有效改善二次电池的高温电化学性能。温电化学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液及二次电池


[0001]本专利技术属于储能电池器件
，具体涉及一种非水电解液及二次电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、绿色环保等优点，使得锂离子电池已经被广泛应用于3C数码设备和新能源动力汽车领域，但动力领域的终端用户仍对于续航里程的提升存在着迫切要求，因此进一步提高动力电池的能量密度是锂离子电池领域始终不变的追求之一。然而高温存储产气和阻抗增长问题始终是高能量密度动力电池体系面临的主要问题之一。在高温条件下，会加速电解液在电极材料表面的反应，从而导致电解液分解产生气体，产生的气体会导致电池发生鼓包膨胀，容易造成电池破裂，电解液泄露，从而存在较大的安全隐患，同时，由于电解液在电极表面的持续分解，降低了电解液中有效锂盐成分，导致了电极表面的钝化膜厚度逐渐增大，电解液自身的离子导电能力下降，进而导致了电池阻抗增长的问题，使得电池容量下降。
[0003]如何抑制电池在高温条件下的气体生成和阻抗增长是电池领域亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]现有锂离子电池存在高温产气和阻抗增长的问题，本专利技术提供了一种非水电解液及二次电池。
[0005]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0006]一方面，本专利技术提供了一种非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质盐和添加剂，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯，所述环状碳酸酯在所述非水有机溶剂中的质量百分含量为10～40％；
[0007]所述添加剂包括式I所示的第一添加剂和式II所示的第二添加剂，所述第一添加剂的还原电位在0.95V以上；
[0008][0009]其中，R1选自C或O，R2选自R3选自亚甲基、
R4选自H、选自H、且R2、R3和R4中至少含有一个硫原子；
[0010][0011]其中，R5选自C1
‑
C5的饱和烃基、C1
‑
C5的不饱和烃基、C1
‑
C5的卤代烃基、芳香基和
‑
Si(C
m
H
2m+1
)3及其卤代物，m为1～3的自然数；
[0012]所述非水电解液满足以下条件：
[0013]0.05％≤A≤1.8％；
[0014]0.01％≤B≤0.2％；
[0015]0.15≤A/(B*10)≤10.5；
[0016]其中，A为非水电解液中第一添加剂的质量百分含量，单位为％；
[0017]B为非水电解液中第二添加剂的质量百分含量，单位为％；
[0018]所述非水电解液在25℃下的电导率为7mS/cm～10.5mS/cm，且所述非水电解液中甲醇和乙二醇的总醇含量在500ppm及以下。
[0019]可选的，所述第一添加剂的还原电位为0.95～1.35V，且非水电解液中第一添加剂的质量百分含量A为0.2％～1.5％。
[0020]可选的，所述非水电解液满足以下条件：
[0021]0.4≤A/(B*10)≤10。
[0022]可选的，所述式I所示的第一添加剂选自以下化合物中的一种或多种：
[0023]可选的，所述式II所示的第二添加剂选自以下化合物中的一种或多种：
[0024][0025][0026]可选地，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。
[0027]可选的，所述电解质盐选自LiPF6、LiBOB、LiDFOB、LiDFOP、LiPO2F2、LiBF4、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3、LiN(SO2F)2、LiClO4、LiAlCl4、LiCF3SO3、Li2B
10
Cl
10
、低级脂肪族羧酸锂盐中的至少一种。
[0028]可选的，所述非水电解液中还包括第三添加剂，所述第三添加剂包括磺酸内酯类化合物、环状碳酸酯类化合物、二氟磷酸锂和腈类化合物中的至少一种；以所述非水电解液的总质量为100％计，所述第三添加剂的添加量为0.01％～30％。
[0029]可选的，所述磺酸内酯类化合物选自1,3
‑
丙烷磺酸内酯、1,4
‑
丁烷磺酸内酯或1,3
‑
丙烯磺酸内酯中的至少一种；
[0030]所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯或式Ⅲ所示化合物中的至少一种，
[0031][0032]所述式Ⅲ中，R
21
、R
22
、R
23
、R
24
、R
25
、R
26
各自独立地选自氢原子、卤素原子、C1
‑
C5基团中的一种；
[0033]所述腈类化合物选自丁二腈、戊二腈、乙二醇双(丙腈)醚、己烷三腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈中的一种或多种。
[0034]另一方面，本专利技术提供了一种二次电池，包括正极、负极以及如上所述的非水电解液。
[0035]根据本专利技术提供的非水电解液，将具有特定还原电位的含硫添加剂作为第一添加剂加入到非水电解液中，由于其具有较好的还原电位，能够在首次充电过程中在负极与非水电解液接触的界面处形成含有烷基亚硫酸锂(ROSO2Li)的界面膜。该界面膜虽然可以抑制后续非水有机溶剂在界面的不断消耗，但是会造成界面阻抗增加。而含有不饱和三价磷结构的亚磷酸酯类添加剂在锂离子电池中不稳定，在羟基醇的作用下会在锂离子首次由正极向负极移动的过程中与上述第一添加剂共同在负极界面形成无机成分含量较高的界面膜，两者协同作用有利于提升锂离子的传输效率，降低了界面阻抗。同时硫氧键结构能够在一定程度上提高电解液的电导率，改善锂离子电池的动力学性能。另外由于第二添加剂的不饱和三价磷结构的强还原性，有利于避免第一添加剂在电解液中被PF5攻击而导致的分解，保留有效成分，从而有利于改善高温存储。专利技术人经过大量研究发现，在采用环状碳酸酯作为非水有机溶剂，甲醇和乙二醇的总醇量在500ppm及以下以及25℃下的电导率为7mS/cm～10.5mS/cm的非水电解液体系中，当满足条件：0.05％≤A≤1.8％，0.01％≤B≤0.2％，0.15≤A/(B*10)≤10.5时，锂离子电池具有最佳的高温电化学性能，但不满足该条件时，会造成电解液品质的劣化，同时造成有效锂盐成分的分解和界面阻抗的增加。
具体实施方式
[0036]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0037]本专利技术实施例提供了一种非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质盐和添加剂，所
述非水有机溶剂包括环状碳酸酯，所述环状碳酸酯在所述非水有机溶剂中的质量百分含量为10～40％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其特征在于，包括非水有机溶剂、电解质盐和添加剂，所述非水有机溶剂包括环状碳酸酯，所述环状碳酸酯在所述非水有机溶剂中的质量百分含量为10～40％；所述添加剂包括式I所示的第一添加剂和式II所示的第二添加剂，所述第一添加剂的还原电位在0.95V以上；其中，R1选自C或O，R2选自R3选自亚甲基、R4选自H、选自H、且R2、R3和R4中至少含有一个硫原子；其中，R5选自C1
‑
C5的饱和烃基、C1
‑
C5的不饱和烃基、C1
‑
C5的卤代烃基、芳香基和
‑
Si(C
m
H
2m+1
)3及其卤代物，m为1～3的自然数；所述非水电解液满足以下条件：0.05％≤A≤1.8％；0.01％≤B≤0.2％；0.15≤A/(B*10)≤10.5；其中，A为非水电解液中第一添加剂的质量百分含量，单位为％；
B为非水电解液中第二添加剂的质量百分含量，单位为％；所述非水电解液在25℃下的电导率为7mS/cm～10.5mS/cm，且所述非水电解液中甲醇和乙二醇的总醇含量在500ppm及以下。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述第一添加剂的还原电位为0.95～1.35V，且非水电解液中所述第一添加剂的质量百分含量A为0.2％～1.5％。3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液满足以下条件：0.4≤A/(B*10)≤10。4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述式I所示的第一添加剂选自以下化合物中的一种或多种：下化合物中的一种或多种：5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述式II所示的第二添加剂选自以下化合物中的一种或多种：
6.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述环状...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱韫娴，胡时光，邓永红，林雄贵，孙桂岩，皮琛琦，
申请(专利权)人：深圳新宙邦科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：