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，按质量百分比计，包括有机溶剂20～70％、添加剂a 0.1～4.0％、氟代乙酸乙酯5～20％、添加剂b 5～15％、电解质盐余量。添加剂a的结构通式为下式Ⅰ，氟代乙酸乙酯的结构式为下式A：其中，在式Ⅰ中，R1为C1～C5的亚烷基；R2、R3、R4、R5为各自独立C1～C6的亚烷基、氟代亚烷基、亚烷氧基或氟代亚烷氧基；所述添加剂b为碳酸亚乙烯酯、1,3

【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]由于锂离子二次电池具有能量密度高、寿命长、绿色环保等优点，得到广泛应用。随着电子产品功能不断扩展丰富，对高能量密度需求越来越迫切，提高电池上限截止电压是目前提高能量密度的主要手段之一。
[0003]但正极材料在高电压下结构稳定会变差，更易发生释氧，氧化电解液产气，恶化电芯性能。一般通过在电解液增加三腈或二腈用量，以稳定正极结构。但是，添加过多腈类会恶化电池的低温性能，同时电池循环后期也容易出现循环容量断崖式下降。

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，不恶化低温性能的锂电池电解液，兼顾高电压体系的高低温性能，提升高电压体系循环性能。
[0005]本专利技术公开了一种电解液，按质量百分比计，包括：
[0006][0007][0008]添加剂a的结构通式为下式I，氟代乙酸乙酯的结构式为下式A：
[0009][0010]其中，在式I中，R1为C1～C5的亚烷基；R2、R3、R4、R5为各自独立C1～C6的亚烷基、氟代亚烷基、亚烷氧基或氟代亚烷氧基；所述添加剂b为碳酸亚乙烯酯(VC)、1，3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、丁二腈(SN)、已二腈(ADN)、1，3，6
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己烷三腈(HTCN)、丙烯磺酸内酯(PST)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、乙二醇双(丙腈) 醚(EGBE)、含氟醚(D2)中的两种或两种以上。
[0011]可选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳
酸甲乙酯(EMC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯 (PP)中的二种或二种以上。
[0012]可选地，所述电解质盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟草酸硼酸锂 (LiODFB)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双 (三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、二氟磷酸锂(LiPOF2)的一种或一种以上。
[0013]可选地，所述添加剂a的结构通式为式II、III或IV：
[0014][0015]可选地，所述添加剂a的结构通式为式V、VI、VII或VIII：
[0016][0017]可选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC) 和丙酸丙酯(PP)，所述电解质盐为六氟磷酸锂(LiPF6)。
[0018]可选地，所述六氟磷酸锂(LiPF6)的浓度为1.2mol/L。
[0019]可选地，所述碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代乙酸乙酯和丙酸丙酯(PP)的质量比为1∶1∶1∶2。
[0020]本专利技术还公开了一种锂离子电池，包括如上述的电解液。
[0021]可选地，所述锂离子电池包括正极和负极，所述正极的活性材料选自钴酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂和锰酸锂中至少一种，所述负极的活性物质为石墨。
[0022]本专利技术的电解液，由于氟代乙酸乙酯氟原子的强电负性和弱极性，使得氟代溶剂具有更高的氧化分解电压，可适用于高电压体系。氰基结构可正极活性材料结合，降低电极表面活性，有效抑制高电压金属离子溶出，有效抑制电解液的分解。而添加剂a(式I)相比常用的丁二腈(SN)、已二腈(ADN)、1，3，6
‑
己烷三腈(HTCN)具有更强的络合效果，可降低腈类总量，不恶化低温性能，循环后期不容易出现循环容量断崖式下降，结合氟代溶剂的使用，可做到兼顾高电压体系的高低温性能。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]下面参考可选的实施例对本专利技术作详细说明。
[0025]作为本专利技术的一实施例，公开了一种电解液，按质量百分比计，包括有机溶剂20～
70％、添加剂a 0.1～4.0％、氟代乙酸乙酯5～20％、添加剂b 5～15％、电解质盐余量。添加剂a的结构通式为下式I，氟代乙酸乙酯的结构式为下式A：
[0026][0027]其中，在式I中，R1为C1～C5的亚烷基；R2、R3、R4、R5为各自独立C1～C6的亚烷基、氟代亚烷基、亚烷氧基或氟代亚烷氧基；所述添加剂b为碳酸亚乙烯酯(VC)、1，3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、丁二腈(SN)、已二腈(ADN)、1，3，6
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己烷三腈(HTCN)、丙烯磺酸内酯(PST)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、乙二醇双(丙腈) 醚(EGBE)、含氟醚(D2)中的两种或两种以上。
[0028]具体地，有机溶剂可以为20％、30％、40％、50％、60％、70％；添加剂a可以为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4.0％；氟代乙酸乙酯可以为5％、8％、10％、13％、15％、17％、20％；添加剂b 可以为5％、6％、8％、10％、12％、15％。
[0029]具体地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯 (PP)中的二种或二种以上。
[0030]具体地，所述电解质盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟草酸硼酸锂 (LiODFB)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双 (三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、二氟磷酸锂(LiPOF2)的一种或一种以上。
[0031]具体地，所述添加剂a的结构通式为下式II、III、IV、V、VI、 VII或VIII：
[0032][0033]具体地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC) 和丙酸丙酯(PP)，所述电解质盐为六氟磷酸锂(LiPF6)。
[0034]具体地，所述六氟磷酸锂(LiPF6)的浓度为1.2mol/L。
[0035]具体地，所述碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代乙酸乙酯和丙酸丙酯(PP)的质量比为1∶1∶1∶2。
[0036]本专利技术还公开了一种锂离子电池，包括如上述的电解液。具体地，所述锂离子电池包括正极和负极，所述正极的活性材料选自钴酸锂、镍钴锰三元材料、磷酸铁锂和锰酸锂中至少一种，优选地，所述正极材料为钴酸锂或镍钴锰三元材料。所述负极的活性物质为石墨。
[0037]本专利技术的电解液，由于氟代乙酸乙酯氟原子的强电负性和弱极性，使得氟代溶剂具有更高的氧化分解电压，可适用于高电压体系。氰基结构可正极活性材料结合，降低电极表面活性，有效抑制高电压金属离子溶出，有效抑制电解液的分解。而添加剂a(式I)相比常用的丁二腈(SN)、已二腈(ADN)、1，3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，按质量百分比计，包括：添加剂a的结构通式为下式I，氟代乙酸乙酯的结构式为下式A：其中，在式I中，R1为C1～C5的亚烷基；R2、R3、R4、R5为各自独立C1～C6的亚烷基、氟代亚烷基、亚烷氧基或氟代亚烷氧基；所述添加剂b为碳酸亚乙烯酯(VC)、1，3
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丙烷磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、1，3，6
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己烷三腈(HTCN)、丙烯磺酸内酯(PST)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、乙二醇双(丙腈)醚(EGBE)、含氟醚(D2)中的两种或两种以上。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)中的二种或二种以上。3.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解质盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双(三氟甲基磺酰)...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓卫龙，李枫，张昌明，胡大林，彭淑婷，周书杰，刘雨蒙，刘孟，段凯嘉，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：