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，电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂A，添加剂A占电解液总质量的0.01～3wt％，添加剂A的结构通式为下式Ⅰ：式Ⅰ中，R1选自甲烷基、乙烷基、丙烷基和丁烷基中的一种，R2、R3和R4分别独立地选自氢、烷基、氟代烷基、烯基、氟代烯基和炔基中的一种。添加剂A含有不饱和键的基团，可以在负极表面形成稳定的界面膜，同时含有Si

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其锂离子电池


本专利技术涉及锂离子电池及其电解液
，尤其涉及一种电解液及其锂离子电池。

技术介绍

锂离子电池因其具有诸多优点，被广泛应用于便携电子产品、动力汽车和大型储能电网等领域。由于商用的有机电解液大多使用碳酸酯或羧酸酯作为溶剂、六氟磷酸锂作为锂盐，面临在高电压下分解的问题；尤其在4.5V及更高电压下，常规的电解液在正极材料表面氧化分解加快，导致高温循环衰减或高温存储产气严重。目前的策略主要是通过在电解液中添加腈类，如丙二腈、丁二腈、己二腈、1,3,6
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己烷三腈等与正极络合进而防止正极活性物质金属溶出、阻止电解液与正极进一步反应消耗从而改善锂离子电池的高温循环和高温存储性能。但是，通过添加大量的腈类后会导致电解液粘度增加，低温循环变差，不能满足锂离子电池的多种使用场景。因此，亟需一种能够改善锂离子电池的高温循环和高温存储性能，又能兼顾锂离子电池的低温放电性能的电解液。

技术实现思路

本专利技术的目的是提供一种电解液及其锂离子电池，能够改善锂离子电池的高温循环和高温存储性能，又能兼顾锂离子电池的低温放电性能。本专利技术公开了一种电解液，电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂A，添加剂A占电解液总质量的0.01～3wt％，添加剂A的结构通式为下式Ⅰ：式Ⅰ中，R1选自甲烷基、乙烷基、丙烷基和丁烷基中的一种，R2、R3和R4分别独立地选自氢、烷基、氟代烷基、烯基、氟代烯基和炔基中的一种。可选地，电解液还包括添加剂B，添加剂B为碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸乙烯酯、磺酸亚乙烯酯、联苯、磷酸三辛酯、丁二腈、乙二腈、1,3,6
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己烷三腈、乙二醇双(丙腈)醚中、氟磺酰基异氰酸酯中的一种或一种以上。可选地，添加剂B占电解液总质量的5～20wt％。可选地，有机溶剂为环状酯和链状酯的混合物。可选地，环状酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、γ
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丁内酯中一种或一种以上。
可选地，链状酯为碳酸二乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、氟代乙酸乙酯、氟代丙酸乙酯中的一种或一种以上。可选地，有机溶剂占电解液总质量的20～80wt％，锂盐余量。可选地，锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、二氟双草酸硼酸锂中的一种一种以上。可选地，锂盐浓度为1～1.5mol/L。本专利技术还公开了一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜和如上述的电解液。本专利技术的电解液，添加剂A含有不饱和键的基团，可以在负极表面形成稳定的界面膜，同时含有Si
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O键能够结合氢和金属离子，保护正极活性物质的同时优化正极/电解液界面，从而使包含该添加剂的有机电解液可以有效改善锂离子电池在高电压下的高温循环和高温存储性能；并且该界面膜具有良好的传导锂离子的能力，从而可以兼顾锂离子电池的低温放电性能。
具体实施方式
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。下面参考可选的实施例对本专利技术作详细说明。作为本专利技术的一实施例，公开了一种电解液，电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂A，添加剂A占电解液总质量的0.01～3wt％，添加剂A的结构通式为下式Ⅰ：式Ⅰ中，R1选自甲烷基、乙烷基、丙烷基和丁烷基中的一种，R2、R3和R4分别独立地选自氢、烷基、氟代烷基、烯基、氟代烯基和炔基中的一种。本专利技术的电解液，添加剂A含有不饱和键的基团，可以在负极表面形成稳定的界面膜，同时含有Si
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O键能够结合氢和金属离子，保护正极活性物质的同时优化正极/电解液界面，从而使包含该添加剂的有机电解液可以有效改善锂离子电池在高电压下的高温循环和高温存储性能；并且该界面膜具有良好的传导锂离子的能力，从而可以兼顾锂离子电池的低温放电性能。具体地，添加剂A在电解液中的质量占比可以为0.01wt％、0.1wt％、0.3wt％、0.5wt％、1wt％、1.2wt％、1.5wt％、1.8wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％。具体地，电解液还包括添加剂B，添加剂B为碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、氟
代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸乙烯酯、磺酸亚乙烯酯、联苯、磷酸三辛酯、丁二腈、乙二腈、1,3,6
‑
己烷三腈、乙二醇双(丙腈)醚中、氟磺酰基异氰酸酯中的一种或一种以上。具体地，添加剂B占电解液总质量的5～20wt％。添加剂B在电解液中的质量占比可以为5wt％、7wt％、10wt％、12wt％、15wt％、17wt％、20wt％。添加剂A和添加剂B的组合使用对锂离子电池性能改善的效果更优。具体地，添加剂B占电解液总质量的10～20wt％。具体地，有机溶剂为环状酯和链状酯的混合物。具体地，环状酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、γ
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丁内酯中一种或一种以上。具体地，链状酯为碳酸二乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、氟代乙酸乙酯、氟代丙酸乙酯中的一种或一种以上。具体地，有机溶剂占电解液总质量的20～80wt％，锂盐余量。有机溶剂在电解液中的质量占比可以为20wt％、25wt％、30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％、65wt％、70wt％、75wt％、80wt％。具体地，有机溶剂占电解液总质量的60～80wt％。具体地，锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、二氟双草酸硼酸锂中的一种一种以上。具体地，锂盐浓度为1～1.5mol/L。本专利技术还公开了一种锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔离膜和如上述的电解液。具体地，正极极片由正极集流体和涂覆在正极集流体一侧或两侧的正极活性物质层组成，正极活性物质层包括正极活性物质、正极导电剂和正极粘结剂。正极活性物质包括但不限于LiCoO2、LiNiO2、LiVO2、LiCrO2、LiMn2O4、LiCoMnO4、Li2NiMn3O8、LiNi
0.5
Mn
1.5
O4、LiCoPO4、LiMnPO4、LiFePO4、LiNiPO4、LiCoFSO4、CuS2、FeS2、MoS2、NiS、TiS2等中的一种或一种以上。本专利技术的负极极片由负极集流体和涂覆在负极集流体一侧或两侧的正极活性物质层组成，负极活性物质层包括负极活性物质和正负极粘结剂。负极活性物质包括但不限于石墨、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球、硅基材料、锡基材料、钛酸锂或其他能与锂形成合金的金属等中的一种或一种以上。本专利技术的隔离膜包括各种适用于锂离子电池隔膜的材料，包括但不限于聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、芳纶、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺，聚酰胺、聚本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂A，所述添加剂A占所述电解液总质量的0.01～3wt％，所述添加剂A的结构通式为下式Ⅰ：式Ⅰ中，R1选自甲烷基、乙烷基、丙烷基和丁烷基中的一种，R2、R3和R4分别独立地选自氢、烷基、氟代烷基、烯基、氟代烯基和炔基中的一种。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括添加剂B，所述添加剂B为碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、硫酸乙烯酯、磺酸亚乙烯酯、联苯、磷酸三辛酯、丁二腈、乙二腈、1,3,6
‑
己烷三腈、乙二醇双(丙腈)醚中、氟磺酰基异氰酸酯中的一种或一种以上。3.如权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述添加剂B占所述电解液总质量的5～20wt％。4.如权利要求1至3任一项所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂为环状酯和链状酯的混合物。5.如权利要求4所述的电解液，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昌明，段凯嘉，李枫，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：