锂离子电池电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池电解液和锂离子电池。本发明专利技术锂离子电池电解液包括溶剂和溶解在所述溶剂中的锂盐和添加剂，所述添加剂包括含双键的多氮杂环化合物。本发明专利技术锂离子电池的电解液为本发明专利技术锂离子电池电解液。本发明专利技术锂离子电池电解液所含的添加剂可以改善电极表面的界面稳定性，阻止溶剂分子在负极表面的还原和正极表面的氧化，大大降低电池阻抗，显著提升电池的高温循环和存储性能。本发明专利技术锂离子电池具有高的充电和循环以及存储性能，电池膨胀率较低，安全性高，且能量密度高。且能量密度高。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池电解液和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及一种锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池电解液和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池与其他电池相比，具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高、无记忆效应、循环寿命长等优点，不仅在手机、笔记本电脑等领域得到了广泛的应用，而且也被认为是电动车、大型储能装置的最佳选择之一。随着无人机的兴起，锂离子电池在无人机领域得到了广泛的应用。
[0003]随着人们生活的要求逐渐提高和电子产品的不断发展。在对锂离子电池能量密度要求越来越高的同时，对锂离子电池的安全性和循环性能也在不断的提高，如目前行业都在追求更高的锂电池能量密度，这也是反映电池技术的重要指标。为此，需要采用更高克容量的正极材料，作为目前最能商业化的选择，正极一般采用高镍三元材料，即材料中镍含量大于80％。其中高镍材料在脱锂后存在对电解液的强氧化性导致电池产气、金属元素溶出及容量衰减。
[0004]为了解决电极材料对电解液的氧化而导致电池产气、金属元素溶出及容量衰减等不良现象。目前有报道将硫酸乙烯酯(DTD)作为电解液添加剂以降低电极材料对电解液的氧化作用。但是在实际应用中发现DTD需要低温运输及存储，这也导致成本增加，而电池在高温下工作也很容易导致DTD变质，对电池性能产生不可预估的影响。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种锂离子电池电解液，以解决现有锂离子电池电解液易被电极材料氧化而导致电极液稳定性不理想和电池发生产气、金属元素溶出及容量衰减等不良现象的技术问题。
[0006]本专利技术的另一目的在于提供一种锂离子电池，以及解决现有锂离子电池由于电解液不稳定而易发生的产气、金属元素溶出及容量衰减等不良现象的技术问题。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术的一方面，提供了一种锂离子电池电解液。述锂离子电池电解液包括溶剂和溶解在溶剂中的锂盐和添加剂，添加剂包括含双键的多氮杂环化合物。
[0008]这样，本专利技术锂离子电池电解液通过在含有锂盐的基础电解液中添加多氮杂环化合物，其一方面能够有效提高本专利技术锂离子电池电解液热稳定，有效避免锂离子电池电解液发生变质，而且易保存易运输；另一方面，多氮杂环化合物含有多个电负性较强的N原子可以降低整个添加剂分子的LUMO能量而更容易被还原而生成高电导率的Li3N，从而有效提高锂离子电池电解液的导电率；第三方面，多氮杂环化合物更容易在电极表面发生电化学聚合反应成膜，形成的SEI膜具有很好的弹性，在材料脱嵌锂的过程中不会发生破裂，因此不会重复生长SEI膜。因此，本专利技术的添加剂可以改善电极特别是高镍正极表面的界面稳定
性，阻止溶剂分子在负极表面的还原和正极表面的氧化，大大降低电池阻抗，显著提升电池的高温循环和存储性能。
[0009]优选地，多氮杂环化合物在锂离子电池电解液的含量为0.1～5wt％。通过优化多氮杂环化合物在锂离子电池电解液的含量，通过提高多氮杂环化合物对电极特别是高镍正极表面的界面稳定性改善作用，进一步阻止溶剂分子在负极表面的还原和正极表面的氧化和降低电池阻抗，显著提升电池的高温循环和存储性能。
[0010]优选地，多氮杂环化合物为下述分子结构通式(Ⅰ)所示的多氮杂环化合物：
[0011][0012]其中，R1和R2分别独立的选自氢、烷基、取代苯基中的任一种，R3为氢、烷氧基、烷基、卤素、卤代烷基中的任一种。
[0013]在具体实施例中，取代苯基中的取代基团为烷氧基、烷基、卤素中的至少一种。
[0014]通过对多氮杂环化合物的选择，进一步提高多氮杂环化合物对电极特别是高镍正极表面的界面稳定性改善作用，进一步阻止溶剂分子在负极表面的还原和正极表面的氧化和降低电池阻抗，显著提升电池的高温循环和存储性能。
[0015]具体实施例中，多氮杂环化合物为下述化合物中的至少一种：
[0016][0017]上述多氮杂环化合物具有良好的热稳定性和提高锂离子电池电解液的稳定性。同时更易被还原生成高电导率的Li3N以提高锂离子电池电解液的电导率，而且改善生成的SEI膜的弹性，提高脱嵌锂的过程中的稳定性。
[0018]添加剂还包括其他添加剂，其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1
‑
丙烯
‑
1,3
‑
磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少一种。在锂离子电池电解液中进一步添加该些
添加剂，其能够与上述多氮杂环化合物之间起到补充成膜的增效作用。具体是在上述多氮杂环化合物添加剂成膜后，该些其他添加剂可以作为补充，补充一些无机组分或有机组分，从而提高SEI膜的致密性、完整性和稳固性，从而更好地抑制正负极表面的副反应。
[0019]进一步实施例中，其他添加剂在锂离子电池电解液的含量为0.1
‑
5wt％。在多氮杂环化合物添加剂存在的前提下，通过控制和优化其他添加剂，进一步提高锂离子电池电解液的上述性能。
[0020]优选地，溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、环丁砜、二甲基亚砜、乙腈中的至少一种。
[0021]在具体实施例中，溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯的混合溶剂，且碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯三者的质量比为(2
‑
4):(4
‑
8):(0
‑
3)。
[0022]通过对溶剂种类的选择和优化，能够有效溶解所含的添加剂，充分发挥添加剂的作用，并提高锂离子电池电解液的稳定性。
[0023]锂盐包括LiPF6、双氟磺酰亚胺锂、双三氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸二氟磷酸锂中的至少一种。通过对锂盐的选择，能够与上文添加剂之间起到协同增效作用，通过对锂盐的选择，能够与上文添加剂之间起到协同增效作用，提高锂离子电池电解液的稳定性和提高锂离子电池的循环稳定性和安全性。
[0024]另一方面，本专利技术提供一种锂离子电池。锂离子电池包括正极、负极以及电解液，电解液为上述本专利技术锂离子电池电解液。这样，本专利技术锂离子电池具有高的充电和循环以及存储性能，电池膨胀率较低，安全性高，且能量密度高。
具体实施方式
[0025]为了使本专利技术要解决的技术问题、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。
[0026]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0027]本申请中，“至少一个”本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，包括溶剂和溶解在所述溶剂中的锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括含双键的多氮杂环化合物。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述多氮杂环化合物为下述分子结构通式(Ⅰ)所示的多氮杂环化合物：其中，R1和R2分别独立的选自氢、烷基、取代苯基中的任一种，R3为氢、烷氧基、烷基、卤素、卤代烷基中的任一种；和/或所述多氮杂环化合物在所述锂离子电池电解液的含量为0.1～5wt％。3.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述取代苯基中的取代基团为烷氧基、烷基、卤素中的至少一种。4.根据权利要求2或3所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述多氮杂环化合物为下述化合物中的至少一种：下述化合物中的至少一种：5.根据权利要求1
‑
3任一项所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1
‑
丙烯
‑
1,3
‑
磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：上海卡耐新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：