一种电解液添加剂、电解液和电池制造技术

本发明专利技术公开一种电解液添加剂、电解液和电池。本发明专利技术的电解液添加剂，可以提升电池倍率及循环性能。及循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液添加剂、电解液和电池


[0001]本专利技术涉及锂电池制备领域，特别涉及一种电解液添加剂、电解液和电池。

技术介绍

[0002]随着国民经济和科技的进步，越来越多的电子产品或设备需要使用到锂离子电池。
[0003]市场对具有高能量密度锂离子电池的需求变得更加迫切。为了实现锂离子电池的高能量密度，现有技术中一般通过提高锂离子电池的工作电压或研发更高克容量的正极材料来实现。
[0004]商用钴酸锂高电压体系中(4.5V)，未有与之匹配的成熟的电解液可用，目前常用的锂离子电池电解液在高电压电池体系中会与正极材料发生副反应进而被氧化分解，产气造成体积膨胀，最终影响锂离子电池的循环性能，因此常用电解液无法应用于高电压锂离子电池体系，这严重限制了锂离子电池的应用。

技术实现思路

[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供一种电解液添加剂，用于添加在电解液中，添加在电解液中，可以提高了电解液的溶剂化能力，进而提升倍率及循环性能。
[0006]进一步地，有必要提供一种添加了上述电解液添加剂的电解液；
[0007]进一步地，有必要提供应用上述电解液的电池。
[0008]本专利技术的技术方案是：
[0009]一种电解液添加剂，
[0010]包括添加剂A和添加剂B：
[0011]其中，所述添加剂A选自式I化合物或/和式II化合物：
[0012][0013]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R
10
>、R
11
、R
12
、R
13
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
和R
18
分别独立地选自H、卤原子、碳原子数为1
‑
10的烷烃基、碳原子数为2
‑
10的不饱和烃基、碳原子数为1
‑
10的烷氧基和碳原子数为2
‑
10的烷酰基中的一种，且所述烷烃基、所述不饱和烃基、所述烷氧基和所述烷酰基中的H可部分或全部被卤原子、氰基、羧基和磺酸基中的一种或多种取代；
[0014]所述添加剂B为碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和4
‑
甲基硫酸亚乙酯、丁二腈、己二腈、1,3,6
‑
己烷三腈中一种或多种。
[0015]其中，所述添加剂A和添加剂B的质量比为(1
‑
5):(1
‑
5)，添加剂A和添加剂B的质量比优选地是1：3，添加剂A和添加剂B的质量比更优选的是1：2。
[0016]其中，所述添加剂A包括式I化合物和式II化合物，所述式I化合物和式II化合的质量比为2：1。
[0017]一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和上述电解液添加剂。
[0018]其中，如上所述的电解液，锂盐、有机溶剂和电解液添加剂的重量比是14:83:3。
[0019]其中，所述电解液添加剂的质量占所述电解液的总质量的2％～10％。
[0020]其中，有机溶剂包括环状有机溶剂和链状有机溶剂，所述环状有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一种或多种，所述链状有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和丙酸丙酯中的一种或多种。
[0021]其中，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂和双氟草酸硼酸锂中的一种或多种。一种电池，包括上述电解液、正极、负极和隔膜。
[0022]与现有技术相比，本专利技术的电解液添加剂包括添加剂A和添加剂B，其中，添加剂A选自式I所示的第一化合物和式II所示的第二化合物中的一种或多种，与添加剂B进行组合作为电解液添加剂。其主要作用是添加剂A(磺酰基团和/或式Ⅱ中的Si
‑
N键)在正负极表面形成稳定的界面膜，在正极形成的有机富锂界面膜能有效抑制正极中过渡金属溶出，减少了活性物质的损失及电阻的提高，从而提升电池的高温存储及循环性能。另添加剂A(式Ⅱ中的Si
‑
N键)能自发地与电解液中的痕迹水和氢氟酸进行反应，抑制六氟磷酸锂的水解，防止氢氟酸和五氟化磷等产物对正极材料的腐蚀，提高了材料和电解液的稳定性。此外，添加剂A中式I的醚类官能团的引入提高电解液的氧化稳定性，而吸电子官能团
‑
CH2CF3提高了醚的氧化稳定性，其中五元环中的
‑
O
‑
原子和线性醚链段中的
‑
O
‑
原子为Li
+
提供了结合位点，提高了电解液的溶剂化能力，进而提升倍率及循环性能。添加剂A与添加剂B的协同使用，形成更加均匀致密的SEI膜，此膜阻抗小，因此进一步提升了电池的倍率，高温存储和循环性能。
[0023]本专利技术的电解液添加剂可明显改善电池倍率，高温存储和循环性能。制备的电池用于高电压体系中(4.5V)，其循环容量操持率和倍率性能都有显著的提升。
具体实施方式
[0024]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0025]物质来源：
[0026]式I：CAS号149099
‑
23
‑
0，上海依赫生物科技有限公司；
[0027]式Ⅱ：CAS号82113
‑
66
‑
4，湖北云镁科技有限公司；
[0028]其余物质均来源市售。
[0029]实施例1
[0030]正极制备：将正极材料4.5V高电压LiCoO2、粘结剂PVDF(聚偏二氟乙烯)、导电剂Super
‑
P按质量比98:1:1，分散在NMP(N
‑
甲基吡咯烷酮)有机溶剂中，真空搅拌机作用下将其搅拌至稳定均一，均匀涂覆于厚度为10μm的铝箔上。将铝箔在室温晾干后转移至120℃的鼓风烘箱中干燥1h，然后经过冷压、模切制成正极片；
[0031]负极制备：按97:2:1的质量比将商用石墨，粘结剂PVDF，导电剂Super
‑
P，混在一起，分散在NMP有机溶剂中，均匀涂覆于厚度为8μm的铜箔上。将铝箔在室温晾干后转移至120℃的鼓风烘箱中干燥1h，然后经过冷压、模切制成负极片；
[0032]电解液配制：
[0033]1)在充满氮气的手套箱(O2＜2ppm，H2O＜3ppm)中，配制有机溶剂，有机溶剂由重量份数比为10：20：20：50的EC(碳酸乙烯酯)、PC(碳酸丙烯酯)、DMC(碳酸二甲酯)、PP(丙酸丙酯)组成，；
[0034]2)向有机溶剂中缓慢加入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于：包括添加剂A和添加剂B：其中，所述添加剂A选自式I化合物或/和式II化合物：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R
10
、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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、R
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和R
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分别独立地选自H、卤原子、碳原子数为1
‑
10的烷烃基、碳原子数为2
‑
10的不饱和烃基、碳原子数为1
‑
10的烷氧基和碳原子数为2
‑
10的烷酰基中的一种，且所述烷烃基、所述不饱和烃基、所述烷氧基和所述烷酰基中的H可部分或全部被卤原子、氰基、羧基和磺酸基中的一种或多种取代；所述添加剂B为碳酸亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯和4
‑
甲基硫酸亚乙酯、丁二腈、己二腈、1,3,6
‑
己烷三腈中一种或多种。2.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄玉希，刘鹏，徐雄文，王志斌，
申请(专利权)人：湖南立方新能源科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：