电解液及含该电解液的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含该电解液的锂离子电池，该电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂选自结构式I所示的化合物中的至少一种：其中，R1～R3各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C1～C12的不饱和烃基、卤素。本发明专利技术的电解液能很好地改善电池的高温循环性能、高温存储性能及低温性能。高温存储性能及低温性能。

【技术实现步骤摘要】
电解液及含该电解液的锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，尤其涉及一种电解液及含该电解液的锂离子电池。

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高电压(比如4.4V)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含该电解液的锂离子电池，该锂离子电池于高电压(比如4.4V)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，所述添加剂选自结构式I所示的化合物中的至少一种：
[0008][0009]其中，R1～R3各自独立地选自氢原子、卤素、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C1～C12的不饱和烃基。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的电解液中，添加剂选自结构式I所示的化合物中的至少一种，该添加剂为正极保护添加剂，具体地，结构式I所示的化合物含环状不饱和双键，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，可很好地改善电池的高温循环及低温性
能。尤其是，在环状结构引入至少2个氧元素及C＝O键，丰富了电极/电解液界面膜组分，进一步改善界面膜的传导锂离子性能，从而改善了锂离子电池的低温性能。
[0011]其中，C1～C12烷基表示碳原子数为1
‑
12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，优选地，烷基选择碳原子数为1
‑
6的烷基，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。
[0012]其中，C1～C12的不饱和烃基表示碳原子数为1
‑
12的烃基。优选地，可为但不限于乙烯基、丙烯基等。
[0013]其中，卤素可为但不限于F、Cl、Br。
[0014]较佳地，所述结构式I所示的化合物选自化合物1～化合物6中的至少一种：
[0015][0016]较佳地，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％。进一步地，所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.2～3％。
[0017]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。
[0018]较佳地，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％。
[0019]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。进一步地，有机溶剂的质量占所述电解液总质量的60％以上，优选为70％以上，更优选为75％以上，比如可为但不限于78％、80％、82％、85％等。
[0020]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。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％。助剂的加入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。
[0021]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。
[0022]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。
[0023]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
[0024]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。
[0025]实施例1
[0026](1)电解液的制备：
[0027]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，所述添加剂选自结构式I所示的化合物中的至少一种：其中，R1～R3各自独立地选自氢原子、取代或未取代的C1～C12烷基、取代或未取代的C1～C12的不饱和烃基、卤素。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述结构式I所示的化合物选自化合物1～化合物6中的至少一种：3.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.1％～5％。4.如权利要求3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0.2％～3％。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％。7....

【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：