电解液及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锂离子电池，该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括：结构式I所示的化合物A和/或结构式II所示的化合物B：其中，R1～R6各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1～C6烷基、取代或未取代的C1～C6不饱和烃基。该化合物A和化合物B均含环状不饱和双键，在正电极/电解液界面处被还原成较为坚韧的界面膜，且该膜具有良好的传导锂离子通道，不致于在循环过程中产生锂离子通道的坍塌，循环及低温性能得以改善，尤其是，在环状结构引入对称的羧酸酯基团，可以提高含羧酸酯SEI的稳定性，丰富了正电极/电解液界面膜组分，进一步改善了界面膜的结构稳定性，从而改善锂离子电池的高温存储性能。电池的高温存储性能。

【技术实现步骤摘要】
电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种电解液及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有高比能量、无记忆效应、循环寿命长等优点被广泛应用于3C数码、电动工具、航天、储能、动力汽车等领域。镍钴锰三元正极材料(NCM材料)由于安全性好以及价格低廉，成为锂离子电池的正极活性材料的首选材料，但随着更高电压体系的锂离子电池发展与普及，对锂离子电池的电性能要求越来越高。
[0003]目前，三元正极材料在高电压下及高温下，容易发生H2
‑
H3的不可逆相变，导致氧气的析出，从而引起电解液、电极界面不稳定，电池面临高温存储差、循环产气严重的问题。同时，常规的含羧酸酯电解液，具有较高的电导率，但其在4.4V高电压下是会在电池正极表面氧化分解的，特别在高温条件下，会加速电解液的氧化分解，同时促使正极材料的恶化反应。
[0004]因此，亟需开发一种能耐4.4V高电压的电解液，进而实现锂离子电池电性能的优良发挥，以解决现有技术问题的不足。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种电解液，该电解液能够使得锂离子电池于4.4V高电压下具有较好的高温存储和循环性能，且低温性能较好。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种锂离子电池，该锂离子电池于4.4V高电压下具有较好的高温存储和循环性能，且低温性能较好。
[0007]为实现以上目的，本专利技术提供了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括：
[0008]结构式I所示的化合物A和/或结构式II所示的化合物B：
[0009][0010]其中，R1～R6各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1～C6烷基、取代或未取代的C1～C6不饱和烃基。
[0011]与现有技术相比，本专利技术的电解液包括结构式I所示的化合物A和/或结构式II所示的化合物B，化合物A和化合物B均含环状不饱和双键，在正电极/电解液界面处被还原成
较为坚韧的界面膜(SEI膜)，且该膜具有良好的传导锂离子通道，不致于在循环过程中产生锂离子通道的坍塌，循环及低温性能得以改善，尤其是，在环状结构引入对称的羧酸酯基团，可以提高含羧酸酯SEI的稳定性，丰富了正电极/电解液界面膜组分，进一步改善了界面膜的结构稳定性，从而改善了锂离子电池的高温存储性能。
[0012]其中，C1～C6烷基表示碳原子数为1
‑
6的烷基，烷基可为链状烷基，也可以为环烷基，位于环烷基的环上的氢可被烷基取代，作为烷基的具体情况，可为但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基和环己基。
[0013]其中，C1～C6的不饱和烃基表示碳原子数为1
‑
6的烃基，可以是环状烯基，也可以是链状烯基。进一步地，烃基可为但不限于乙烯基、丙烯基等。
[0014]较佳地，所述化合物A选自化合物1～化合物3中的至少一种：
[0015][0016]较佳地，所述化合物B选自化合物4～化合物6中的至少一种：
[0017][0018]较佳地，按质量百分数计，所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1～5％，具体可为但不限于0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1.2％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.2％、4.5％、4.8％、5％。
[0019]较佳地，所述锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、甲基磺酸锂(LiCH3SO3)、三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2)、二草酸硼酸锂(C4BLiO8)、二氟草酸硼酸锂(C2BF2LiO4)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、二氟双草酸磷酸锂(LiDFBP)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)中的至少一种。
[0020]较佳地，按质量百分数计，锂盐的质量占所述电解液总质量的5～25％，具体可为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。进一步地，锂盐的质量占所述电解液总质量的6～20％。
[0021]较佳地，所述有机溶剂选自链状碳酸酯类、环状碳酸酯类、羧酸酯类、醚类和杂环化合物中的至少一种。更具体地，本专利技术的有机溶剂可选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、乙酸丁酯(n
‑
Ba)、γ
‑
丁内酯(γ
‑
Bt)、丙酸丙酯(n
‑
PP)、丙酸乙酯(EP)和丁酸乙酯(Eb)中的至少一种。
[0022]较佳地，本专利技术的电解液还包括助剂，助剂选自碳酸亚乙烯酯(VC)、亚乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、亚硫酸乙烯酯(ES)、1,3丙磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)中的至少一种。按质量百分数计，助剂的质量占所述电解液总质量的0.1～6.0％，具体可为但不限于0.1％、0.5％、1.5％、2％、2.5％、3％、4％、4.5％、5％、5.5％、6.0％。助剂能够进一步地改善锂离子电池的循环性能和高温存储性能。
[0023]相应地，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极，还包括上述提及的电解液，正极由镍钴锰氧化物材料制成。锂离子电池采用上述的电解液，在最高充电电压为4.4V时，仍能实现较好的高低温放电性能，且电池的循环寿命明显增加。
[0024]较佳地，镍钴锰氧化物材料采用高镍钴锰氧化物，为LiNi
x
Co
y
Mn
(1
‑
x
‑
y)
M
z
O2，其中0.6≤x<0.9，x+y<1，0≤z<0.08，M为Al、Mg、Zr和Ti中的至少一种。
[0025]较佳地，本专利技术的负极由碳负极材料、硅负极材料或硅碳负极材料制成。负极优选为硅碳负极材料，其中碳与硅的质量之比为90:10。
具体实施方式
[0026]为更好地说明本专利技术的目的、技术方案和有益效果，下面将结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。需说明的是，下述实施所述方法是对本专利技术做的进一步解释说明，不应当作为对本专利技术的限制。
[0027]实施例1
[0028](1)电解液的制备：
[0029]将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)按质量比为EC:DEC:EMC＝1:1:1进行混合，制得81g的有机溶剂，混合后加入12.5g的六氟磷酸锂(LiPF6)，待锂盐完全溶解后，再加入1g的碳酸亚乙烯酯(VC)和5g的氟代碳酸乙烯酯(FEC)及0.5g的正极保护添加剂化合物1。
[0030](2)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，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括：结构式I所示的化合物A和/或结构式II所示的化合物B：其中，R1～R6各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1～C6烷基、取代或未取代的C1～C6不饱和烃基。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述化合物A选自化合物1～化合物3中的至少一种：3.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述化合物B选自化合物4～化合物6中的至少一种：4.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1～5％。5.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少
一种。6.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐的质量占所述电解液总质量的5～25％。...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧霜辉，王霹霹，毛冲，黄秋洁，王晓强，戴晓兵，
申请(专利权)人：珠海市赛纬电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：