一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池。所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括如式1所示的多官能团化合物和SEI成膜保护剂，其中，R1为C

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池市场的不断深入，应用范围扩大，人们对锂离子电池的要求越来越高。目前商品化锂离子电池已经很难满足电动车、储能、航天技术和军事等重要领域的需要，主要原因之一就是电池在高、低温的性能不佳，因此拓宽温度范围已成为锂离子电池研究者关注的重点关注问题。
[0003]电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池的低温性能的影响巨大。对于常规电解液，在低温条件下，由于粘度增大，电导率低，会导致放电容量低以及析锂等问题。研究者普遍认为提高锂离子低温性能最经济有效的技术手段是在电解液中加入添加剂。
[0004]CN 109888391A公开了一种低温型锂离子电池电解液，其由非水有机溶剂、锂盐、低温添加剂和其它功能添加剂组成，所述的低温添加剂对电解液的低温性能有着显著改善作用，其中硅氧基和电解液中的HF和水反应，提高电解液的纯度。电解液和电极界面处发生吡咯和不饱和键聚合以及硅氧基吸附形成保护膜，它们的协同作用提高了界面的锂离子传导速率和降低界面阻抗，能够改善锂离子电池在低温应用环境下的低温放电以及循环性能。但是需要在电解液中存在HF的情况下，才可以进行反应，但是HF生成的量不可控，硅氧基和HF的反应程度不同，因此，电池的电化学性能不稳定。
[0005]CN 109755635A公开了一种兼顾高低温性能的电池电解液添加剂、电解液及高锦三元锂离子电池，用含氟苯基磺酸酯类化合物添加剂参与负极表面形成SEI膜，来改善动力电池的低温循环性能，采用环状磺酸酯类化合物添加剂，在电池中抑制溶剂分子在负极的共嵌和还原，从而改善电池的高低温性能。但是电解液的添加剂繁多，使得生产成本增高，而且电解液并不针对低温状态下的性能改善，因此，在低温性能改善上程度有限。
[0006]但是上述专利中对锂离子电池低温性能的改变程度有限，如何制备一种可以有效改善锂电池低温性能的电解液，是本领域重要的研究方向。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术的目的之一在于提供一种电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括如式1所示的多官能团化合物和SEI成膜保护剂：
[0010]其中，R1为C
1～6
的烷基，R2为C1～6的烷基或卤素原子。
[0011]本专利技术中的多官能团化合物中引入吡啶环、砜基、醚键。其中，吡啶环中的氮原子，在砜基和六元环的共轭作用下，能够与锂盐中的锂离子形成协同作用，提高电解液传输离子的能力，此外，吡啶环上的氮原子能与金属原子产生配位作用，能够提高电解液对极片的润湿性。砜基的存在，能够改善电解液的离子电导率，降低电解液冰点和粘度的作用。醚键的引入，有利于提高电极界面膜的柔性，有利于提高电极材料的界面稳定性，从而改善低温性能。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，所述多官能团化合物包括5
‑
甲氧基吡啶
‑2‑
磺酰氯和/或5
‑
乙氧基
‑2‑
甲磺酸吡啶。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，按照质量分数计，所述多官能团化合物占所述电解液的质量分数为0.2～0.5％％，其中所述质量分数可以是0.2％、0.22％、0.24％、0.26％、0.28％、0.30％、0.32％、0.34％、0.36％、0.38％、0.40％、0.42％、0.44％、0.46％、0.48％或0.50％等，但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。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述锂盐包括六氟磷酸锂和/或双氟磺酰亚胺锂。
[0015]本专利技术通过锂盐双氟磺酰亚胺锂部分取代六氟磷酸锂，增加电解液电导率，从而提高电池的低温性能。
[0016]优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂。
[0017]优选地，所述六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂的质量比为3：(1.5～2.5)，其中所述质量比可以是3:1.5、3:1.6、3:1.7、3:1.8、3:1.9、3:2、3:2.1、3:2.2、3:2.3、3:2.4或3:2.5等，但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。
[0018]优选地，按照质量分数计，所述锂盐占所述电解液的质量分数为12.5％～14.5％，其中所述质量分数可以是12.5％、13.0％、13.5％、14.0％、14.5％等，但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。
[0019]作为本专利技术优选的技术方案，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲酯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯的组合、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的组合、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯的组合或碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的组合等。
[0020]优选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯。
[0021]优选地，所述碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的质量比为(25～30)：(5～10)：(35～45)：(20～30)，其中所述质量比可以是25:5:45:25、30:5:35:30、25:10:35:30、25:10:45:20、35:10:35:20、30:5:35:30、27:7:36:30或25:10:40:25等，但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。
[0022]优选地，按照质量分数计，所述有机溶剂占所述电解液的质量分数为82～86％，其中所述质量分数可以是82％、83％、84％、85％或86％等，但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。
[0023]作为本专利技术优选的技术方案，所述SEI成膜保护剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯或三(三甲基硅烷)硼酸酯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯的组合、氟代碳酸乙烯酯和硫酸乙烯酯的组合、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)磷酸酯的组合或三(三甲基硅烷)磷酸酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的组合等。
[0024]优选地，按照质量分数计，所述SEI成膜保护剂占所述电解液的质量分数为1.3～3.5％，其中所述质量分数可以是1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.2％、2.4％、2.6％、2.8％、3.0％、3.2％、3.4％或3.5％等，但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。
[0025]优选地，按照质量分数计，所述碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括如式1所示的多官能团化合物和SEI成膜保护剂：其中，R1为C
1～6
的烷基，R2为C1～6的烷基或卤素原子。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述多官能团化合物包括5
‑
甲氧基吡啶
‑2‑
磺酰氯和/或5
‑
乙氧基
‑2‑
甲磺酸吡啶。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，按照质量分数计，所述多官能团化合物占所述电解液的质量分数为0.2～0.5％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂和/或双氟磺酰亚胺锂；优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂；优选地，所述六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂的质量比为3：(1.5～2.5)；优选地，按照质量分数计，所述锂盐占所述电解液的质量分数为12.5％～14.5％。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯或碳酸二甲酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯；优选地，所述碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒，李迟，雷盈，张林，刘范芬，张勇，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：