一种电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液和锂离子电池，该锂离子电池电解液具有式I所示结构的化合物，式I所示结构的化合物为异硫氰酸苯酯类化合物。本发明专利技术利用电解液中异硫氰酸苯酯类化合物，能够提高电极/电解液界面的结构稳定性，并且能改善电池高温存储产气性能。产气性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种电解液和锂离子电池。

技术介绍

[0002]为了解决电动汽车消费者的里程焦虑和充电焦虑，锂离子电池的后续发展需要以高能量密度、高功率、高安全以及长使用寿命为研究导向。三元层状金属氧化物正极材料以及硅碳负极材料因其高理论比容量而受到广泛关注，然而在实际使用过程中仍面临诸多挑战。例如锂离子电池存在电极/电解液界面的结构稳定性差、易发生副反应而导致电池高温存储产气严重的缺陷等。
[0003]如何提高电极/电解液界面的结构稳定性以及抑制副反应发生以实现安全可靠的电池，是本领域研究人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的锂离子电池存在电极/电解液界面的结构稳定性差、易发生副反应而导致电池高温存储产气严重的缺陷，从而提供一种电解液和锂离子电池。
[0005]为此，本专利技术提供了一种电解液，包括性有机溶剂、锂盐和具有式I所示结构的化合物：
[0006][0007]其中，R1‑
R5独立地选自氢原子、卤素、氰基、异硫氰酸酯基、取代或未取代的C1–
C
10
的烷基、取代或未取代的C1–
C
10
的烷氧基、取代或未取代的C1–
C3的烷硫醚基、取代或未取代的C6‑
C
10
的芳氧基或者取代或未取代的C1‑
C5的酯基，且R1‑
R5不同时为氢；r/>[0008]其中，当被取代时，取代基选自烷基、烷氧基、烷硫醚基、卤素、异硫氰酸酯基中的至少一种。
[0009]术语“1
‑
3个氢原子被选自卤素、异硫氰酸酯基中的至少一种所取代”是指1
‑
3个氢原子可以仅被卤素取代，或者仅被异硫氰酸酯基取代，或者同时被卤素和异硫氰酸酯基取代。
[0010]进一步地，R1‑
R5独立地选自氢原子、氟原子、氰基、异硫氰酸酯基、未取代的或被1
‑
3个氟原子所取代的或被苯基异硫氰酸酯所取代的C1–
C
10
的烷基、未取代的C1–
C
10
的烷氧基、未取代的或者被1
‑
3个氟原子所取代的C1–
C3的烷硫醚基、被1
‑
2个异硫氰酸酯基取代的苯氧基或者未取代的C1‑
C5的酯基，且R1‑
R5不同时为氢。
[0011]进一步地，R1‑
R5独立地选自氢原子、氟原子、氰基、异硫氰酸酯基、甲基、乙基、正癸
基、
‑
CF3、
‑
OCH3、
‑
OCH2CH3、
‑
SCH3、
‑
SCF3、
‑
COOCH3、或者
[0012]优选地，具有式I所示结构的化合物选自具有如下所示结构的化合物中的至少一种：
[0013][0014][0015]进一步地，具有式I所示结构的化合物的质量占电解液总质量的0.1％
‑
6.0％，优选为0.2
‑
1.0％。
[0016]进一步地，有机溶剂包括链状酯和环状酯，链状酯的质量占电解液总质量的30
‑
80％；环状酯的质量占电解液总质量的15％
‑
50％，且链状酯的质量与环状酯的质量比为(5
‑
9)：(2
‑
4)。
[0017]进一步地，链状酯包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸二苯酯(DPhC)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、丙酸甲酯(MP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丁酸甲酯(MB)、丁酸乙酯(EB)中的一种或多种；环状酯包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、γ
‑
丁内酯(γ
‑
GBL)中的一种或多种。
[0018]进一步地，锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)和第二锂盐；第二锂盐包括四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)和双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)中的一种或多种。
[0019]进一步地，LiPF6的质量占电解液总质量的12
‑
15％，第二锂盐的质量占电解液总质量的0
‑
10％；LiPF6占LiPF6与第二锂盐的总质量的80％
‑
100％，第二锂盐占LiPF6与第二锂盐的总质量的0
‑
15％。
[0020]本专利技术还提供了上述任一所述的电解液的制备方法，包括如下步骤：
[0021]将锂盐加入有机溶剂中混合，在混合液中混入具有式I所示结构的化合物，制得电解液，进一步地，在温度升高不超过2℃的条件下混合锂盐和有机溶剂。
[0022]由于添加锂盐时会放热引起电解液温度升高，造成锂盐一定程度上的受热分解，因此将锂盐与溶剂进行混合时，需要控制在较低温度进行。
[0023]本专利技术的另一方面，提供了一种使用上述电解液的锂离子电池。
[0024]进一步地，该锂离子电池还包括正极活性材料、负极活性材料和上述电解液。
[0025]进一步地，正极活性材料化学式包括LiaNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中0.9≤a≤1.1，0.6≤x≤0.8，0.1≤y≤0.2，0.1≤z≤0.2，且x+y+z＝1。
[0026]进一步地，负极活性材料包括硅、硅碳、硅氧、硅金属化合物中的一种或多种。
[0027]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0028]1.本专利技术提供的电解液，包括有机溶剂、锂盐和具有式I所示结构的化合物，式I所示结构的化合物为异硫氰酸苯酯类化合物，相比于R1‑
R5同时为氢的情况，异硫氰酸苯酯类化合物中氢原子被卤素、氰基、异硫氰酸酯基、取代或未取代的C1–
C
10
的烷基、取代或未取代的C1–
C
10
的烷氧基、取代或未取代的C1–
C3的烷硫醚基、取代或未取代的C6‑
C
10
的芳氧基或者取代或未取代的C1‑
C5的酯基取代，均能够提高钝化层的稳定性。
[0029]使得含式I所示结构的化合物的电解液在正、负极形成的钝化膜薄而均匀，且分解产物(Li2SO3，Li2S和ROSO2Li)稳定，可有效抑制电解液溶剂的持续分解，同时所形成的电极/电解液界面阻抗低，有利于Li
+
传导；其二，式I所示结构的化合物可与电解液中的痕量水反应，避免产生HF而腐蚀正、负极界面，从本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和具有式I所示结构的化合物：其中，R1‑
R5独立地选自氢原子、卤素、氰基、异硫氰酸酯基、取代或未取代的C1–
C
10
的烷基、取代或未取代的C1–
C
10
的烷氧基、取代或未取代的C1–
C3的烷硫醚基、取代或未取代的C6‑
C
10
的芳基、取代或未取代的C6‑
C
10
的芳氧基或者取代或未取代的C1‑
C5的酯基，且R1‑
R5不同时为氢；其中，当被取代时，取代基选自烷基、烷氧基、烷硫醚基、卤素、异硫氰酸酯基中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述具有式I所示结构的化合物包含A1
‑
A29中的至少一者：
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述具有式I所示结构的化合物的质量占所述电解液的总质量的0.1％
‑
6.0％。
4.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括链状酯和环状酯，所述链状酯的质量占所述电解液总质量的30
‑
80％，所述环状酯的质量占电解液总质量的15％
‑
50％，且所述链状酯的质量与所述环状酯的质量比为(5
‑
9)：(2
‑
4)。5.根据权利要求4所述电解液，其特征在于所述链状酯包括碳酸二...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡涛涛，傅佳乐，乔飞燕，褚春波，张耀，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：