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，包括锂盐、有机溶剂和添加剂；添加剂至少包括杂环化合物A，杂环化合物A的含量为电解液的总重量的0.5％～8％；杂环化合物A的结构通式为下式I：式I中，R1、R2、R3、R4、R5分别独立选自碳原子数为1～20的烷烃基、CN

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种电解液及其锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池被广泛应用于3C数码、电动工具、航天、储能、动力汽车等领域，锂离子电池具有高比能量、无记忆效应、循环寿命长等优点。电子信息技术及消费产品的快速发展对锂离子电池高电压以及高能量密度能提出了更高的要求。
[0003]随着正极材料的限制电压不断提高，电池高温性能恶化明显，长循环寿命难以得到保障，例如高电压(＞4.5V)下经历长期循环充放电过程中，正极材料的体积会膨胀从而产生开裂，此时，电解液中溶剂可以进入正极材料内部，破坏正极材料的结构，造成容量严重衰减。因此，亟需提供一种高电压下高温循环性能和高温存储性能好的锂离子电池。

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，高温循环和高温存储性能好。
[0005]本专利技术公开了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂；添加剂至少包括杂环化合物A，杂环化合物A的含量为电解液的总重量的0.5％～8％；杂环化合物A的结构通式为下式I：
[0006][0007]式I中，R1、R2、R3、R4、R5分别独立选自碳原子数为1～20的烷烃基、CN
‑
、
‑
CH2C、
‑
CH2CH2CN、
‑
CH2CH2CH2CN、
‑
CH2CH2CH2CH2CN或氢原子中的一种；R为N、O、S、C原子中的一种。r/>[0008]可选地，式I中，R1、R2、R3、R4、R5中至少一者为CN
‑
。
[0009]可选地，杂环化合物A的结构式为下式Ⅱ：
[0010][0011]可选地，添加剂还包括磺酸酯化合物、氟碳酸酯以及腈类化合物。
[0012]可选地，腈类化合物为丁二腈、己二腈和1,3,6
‑
己烷三腈。
[0013]可选地，杂环化合物A的含量为电解液的总重量的1％。
[0014]可选地，有机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、四氢呋喃中至少两种。
[0015]可选地，锂盐浓度为0.5M～1.5M。
[0016]可选地于，锂盐浓度为0.8M～1.3M。
[0017]本专利技术还公开了一种锂离子电池，包括如权上述的电解液。
[0018]本专利技术的电解液中的杂环化合物A在很少的添加量下(0.5％～8％)，能够优先结合因电解液组分氧化分解而产生的质子H
+
，从而避免了H
+
对电解液中的多腈化合物在络合能力上的弱化，并且，相比于单一多腈化合物，杂环化合物A与腈类的协同作用能够更好地稳定正极端电极/电解液界面性质。
具体实施方式
[0019]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。
[0020]下面参考可选的实施例对本专利技术作详细说明。
[0021]作为本专利技术的一实施例，公开了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂；添加剂至少包括杂环化合物A，杂环化合物A的含量为电解液的总重量的0.5％～8％；杂环化合物A的结构通式为下式I：
[0022][0023]式I中，R1、R2、R3、R4、R5分别独立选自碳原子数为1～20的烷烃基、CN
‑
、
‑
CH2C、
‑
CH2CH2CN、
‑
CH2CH2CH2CN、
‑
CH2CH2CH2CH2CN或氢原子中的一种；R为N、O、S、C原子中的一种。
[0024]本专利技术的电解液中的杂环化合物A在很少的添加量下(0.5％～8％)，能够优先结合因电解液组分氧化分解而产生的质子H
+
，从而避免了H
+
对电解液中的多腈化合物在络合能力上的弱化，并且，相比于单一多腈化合物，杂环化合物A与腈类的协同作用能够更好地稳定正极端电极/电解液界面性质。
[0025]具体地，在上述式I中，R1、R2、R3、R4、R5可以互不相同，也可以彼此相同。当R1、R2各自独立地为选自碳原子数为1～4的烷烃基时，烷烃基的具体种类并不受到具体的限制，可根据实际需求进行选择，例如链状基和环状基均可，其中链状烃基又包括直链基和支链基，另外，环状基上可以有取代基，也可以不含有取代基。具体地，烷烃基可以是乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、环戊基、二甲基丁基、1
‑
乙基丙基、1
‑
甲基丁基、2
‑
甲基丁基、正己基、异己基、2
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己基、3
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己
基、环己基、2
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甲基戊基、3
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甲基戊基、1，1，2
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三甲基丙基、3，3
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二甲基丁基、正庚基、2
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庚基、3
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庚基、2
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甲基己基、3
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甲基己基、4
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甲基己基、异庚基、环庚基、正辛基、环辛基、壬基、癸基、十一烃基、十二烃基、十三烃基、十四烃基、十五烃基、十六烃基、十七烃基、十八烃基、十九烃基、二十烃基。
[0026]具体地，式I中，R1、R2、R3、R4、R5中至少一者为CN
‑
。当式I中，R1、R2、R3、R4、R5中至少一者为CN
‑
时，电解液中具有的特定官能团CN可以与正极材料中的Co离子络合形成配位，使得电极具有良好的CEI/SEI膜，稳定正极端电极/电解液界面性质，进一步提升了提升了电池循环性能。具体地，杂环化合物A的结构式为下式Ⅱ：
[0027][0028]具体地，添加剂还包括磺酸酯化合物、氟碳酸酯以及腈类化合物。具体地，腈类化合物为丁二腈、己二腈和1,3,6
‑
己烷三腈。磺酸酯化合物为1,3
‑
丙磺酸内酯(PS)，氟碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯(FEC)。
[0029]具体地，杂环化合物A的含量为电解液的总重量的1％。当杂环化合物A的添加量为1％时，高温循环以及高温存储效果是较好。
[0030]具体地，有机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、四氢呋喃中至少两种。
[0031]锂盐任选自有机锂盐或无机锂盐中的至少一种。具体地，锂盐选自含有氟元素和锂元素的化合物中的至少一种。优选地，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、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、双本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂；所述添加剂至少包括杂环化合物A，所述杂环化合物A的含量为电解液的总重量的0.5％～8％；所述杂环化合物A的结构通式为下式I：式I中，R1、R2、R3、R4、R5分别独立选自碳原子数为1～20的烷烃基、CN
‑
、
‑
CH2C、
‑
CH2CH2CN、
‑
CH2CH2CH2CN、
‑
CH2CH2CH2CH2CN或氢原子中的一种；R为N、O、S、C原子中的一种。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，式I中，R1、R2、R3、R4、R5中至少一者为CN
‑
。3.如权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述杂环化合物A的结构式为下式Ⅱ：4.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖资龙，史柯，彭昌志，蒋珊，张昌明，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：