一种电解液及其锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种电解液及其锂离子电池，电解液包括溶剂、锂盐以及添加剂，添加剂包括添加剂A，和/或添加剂B，和/或成膜添加剂C；添加剂A占电解液总质量的0.1～5wt％，添加剂B占电解液总质量的0.1～5wt％，添加剂A的结构通式为下式Ⅰ，添加剂B的结构通式为下式Ⅱ：式Ⅰ中，R1、R2、R3选自1

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电解液
，尤其涉及一种电解液及其锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有比能量高、无记忆效应、绿色环保等优点，目前被广泛应用于消费类电子产品以及动力锂离子电池中。随着锂离子电池市场规模的扩大，对其综合性能也提出了更高的需求。通过优化电解液配方，同时针对正负极材料的特性调控电解液锂盐以及添加剂比例，可以显著提升锂离子电池的综合性能。
[0003]电解液对锂离子电池的综合性能影响巨大，目前亟需提供一种优化的电解液，以提高锂离子电池高温循环性能、高温存储性能、抗热冲击能力、低温放电能力等综合性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种电解液及其锂离子电池，提高锂离子电池高温循环性能、高温存储性能、抗热冲击能力、低温放电能力等综合性能。
[0005]本专利技术公开了一种电解液，包括溶剂、锂盐以及添加剂，添加剂包括添加剂A，和/或添加剂B，和/或成膜添加剂C；
[0006]添加剂A占电解液总质量的0.1～5wt％，添加剂B占电解液总质量的0.1～5wt％，添加剂A的结构通式为下式Ⅰ，添加剂B的结构通式为下式Ⅱ：
[0007][0008]式Ⅰ中，R1、R2、R3选自1
‑
3个碳原子的烷基、氟原子、氢原子、氨基、腈基；R4、R5、R6、R7选自氟原子、氢原子、腈基中的任意一种；式Ⅱ中，X1、X2、X3、X4选自烷烃基、氟原子、氧原子、氢原子、卤代烷烃基、烯烃基、炔烃基、芳香烃基、卤代芳香烃基中的任一种；
[0009]成膜添加剂C选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3
‑
丙磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、丙烯磺酸内酯(PST)、三(三甲基烷)硼酸酯(TMSB)和三(三甲基烷)磷酸酯(TMSP)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、1,3,6
‑
己烷三腈(HTCN)中的两种或两种以上，其中一种至少有FEC；其中，氟代碳酸乙烯酯(FEC)的含量占电解液总质量的0.5～15wt％，成膜添加剂C中剩余组分的含量占电解液总质量的0.1～8wt％。
[0010]可选地，添加剂A占电解液总质量的0.1～3wt％。
[0011]可选地，添加剂B占电解液总质量的0.1～3wt％。
[0012]可选地，添加剂A的具体结构式为以下任一种：
[0013][0014]可选地，添加剂B的具体结构式为以下任一种：
[0015][0016]可选地，锂盐选自六氟磷酸盐、六氟砷酸盐、高氯酸盐、三氟磺酰锂、二氟(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂中的一种或一种以上。
[0017]可选地，锂盐在电解液中的浓度为0.5M～2M。
[0018]可选地，溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、四氢呋喃中的两种或两种以上。
[0019]本专利技术还公开了一种锂离子电池，包括正极片、负极片、隔膜以及如上述的电解液。
[0020]可选地，正极极片包括正极集流体和正极膜片，正极膜片包括正极活性物质、导电剂和粘结剂；正极活性物质为LiNi1‑
x
‑
y
‑
z
Co
x
Mn
y
Al
z
O2，其中：0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1。
[0021]相比于现有技术，本专利技术至少具有以下有益效果：
[0022](1)本专利技术中具有式Ⅰ结构的添加剂A具有路易斯碱性能的吡咯官能团，吡咯官能团能够结合电解液中HF和痕量水分，有效清除电解液在高温下分解产生的HF。此外，添加剂A的碳氮三键官能团能够有效络合正极材料的钴等过渡金属，防止高温下正极材料过渡金属的溶出，有效保护了正极材料结构的稳定性。添加剂A结构中的N原子含有孤对电子，可以在正极失电子氧化成保护膜，抑制电解液在正极的氧化分解。添加剂A的硅基元素作为稳定基团，通过锚定作用，在高电压下可以抑制吡咯基官能团的持续氧化还原副反应、抑制电极界面阻抗恶化。此外，硅元素还可以增强电解液的浸润性，有助于提升锂离子电池的循环性能。添加剂A形成保护性正极表面层，在电解液中保护溶剂不发生热分解，因此可以防止高温储存期间的产气。
[0023](2)本专利技术中具有式Ⅱ结构的添加剂B，添加剂B可以参与负极SEI膜的形成，形成
的SEI膜富含机械性能更强、韧性更好的B
‑
O键。添加剂B的氟代基团有利于形成以LiF为代表的SEI及CEI组分。添加剂B的磺酸基官能团也可以在电极表面参与钝化膜的形成，形成富含硫元素的SEI膜成分。当同时添加有添加剂B和添加剂A时，添加剂B的磺酸基官能团和添加剂A中的硅腈等官能团具有协同作用，可以提升电极界面膜的稳定性，抑制溶剂不分解，提升热冲击和高温存储性能。
[0024](3)本专利技术中成膜添加剂C中的FEC在电解液中的主要分解产物是LiF和
‑
CHF
‑
OCO2型化合物。当同时添加有添加剂B和成膜添加剂C时，添加剂B含硼锂盐可以帮助调控成膜添加剂C中的FEC在负极形成的SEI膜成分，有利于形成性能优异的SEI膜。同时在锂离子电池循环过程中，FEC能够持续修饰破坏的SEI膜，避免电极材料界面与电解液直接接触发生副反应、造成电极界面恶化。
[0025](5)本专利技术中的添加剂A、添加剂B和成膜添加剂C同时添加时，三者在电解液中可以相互影响，与只使用其中一种或两种相比，可更加有效地提高电解液的性能，三者可以起到良好的协同效果。具体而言，通过添加剂A、添加剂B、添加剂C三者的协同作用，电解液在电极表面成膜性能优良，添加剂可有效清除电解液的酸性副产物、稳定电极材料结构、抑制溶剂的热分解，使得锂离子电池高温循环性能、高温存储性能、抗热冲击能力、低温放电能力等均得到有效的改善。
具体实施方式
[0026]需要理解的是，这里所使用的术语、公开的具体结构和功能细节，仅仅是为了描述具体实施例，是代表性的，但是本专利技术可以通过许多替换形式来具体实现，不应被解释成仅受限于这里所阐述的实施例。
[0027]下面参考可选的实施例对本专利技术作详细说明。
[0028]作为本专利技术的一实施例，公开了一种电解液，包括溶剂、锂盐以及添加剂，添加剂包括添加剂A，和/或添加剂B，和/或成膜添加剂C；
[0029]添加剂A占电解液总质量的0.1～5wt％，添加剂B占电解液总质量的0.1～5wt％，添加剂A的结构通式为下式Ⅰ，添加剂B的结构通式为下式Ⅱ：
[0030][0031]式Ⅰ中，R1、R2、R3选自1
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3个碳原子的烷基、氟原子、氢原子、氨基、腈基；R4、R5、R6、R7选自氟原子、氢原子、腈基中的任意一种；式Ⅱ中，X1、X2、X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，包括溶剂、锂盐以及添加剂，所述添加剂包括添加剂A，和/或添加剂B，和/或成膜添加剂C；所述添加剂A占所述电解液总质量的0.1～5wt％，所述添加剂B占所述电解液总质量的0.1～5wt％，所述添加剂A的结构通式为下式Ⅰ，添加剂B的结构通式为下式Ⅱ：式Ⅰ中，R1、R2、R3选自1
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3个碳原子的烷基、氟原子、氢原子、氨基、腈基；R4、R5、R6、R7选自氟原子、氢原子、腈基中的任意一种；式Ⅱ中，X1、X2、X3、X4选自烷烃基、氟原子、氧原子、氢原子、卤代烷烃基、烯烃基、炔烃基、芳香烃基、卤代芳香烃基中的任一种；所述成膜添加剂C选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3
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丙磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、丙烯磺酸内酯(PST)、三(三甲基烷)硼酸酯(TMSB)和三(三甲基烷)磷酸酯(TMSP)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、1,3,6
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己烷三腈(HTCN)中的两种或两种以上，其中一种至少有FEC；其中，所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)的含量占电解液总质量的0.5～15wt％，所述成膜添加剂C中剩余组分的含量占电解液总质量的0.1～8wt％。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂A占所述电解液总质量的0.1～3wt％。3.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添...

【专利技术属性】
技术研发人员：段凯嘉，张昌明，李枫，邓卫龙，胡大林，廖兴群，
申请(专利权)人：惠州市豪鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：