有机电解液和含有该有机电解液的锂离子二次电池制造技术

本申请公开了一种有机电解液和含有该有机电解液的锂离子二次电池，所述有机电解液包括腈类化合物以及二环硫酸酯化合物。本申请提供的有机电解液有助于改善锂离子电池的循环寿命特性、高温存储稳定性及倍率性能。高温存储稳定性及倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
有机电解液和含有该有机电解液的锂离子二次电池


[0001]本申请涉及锂离子电池
，具体涉及一种有机电解液和含有该有机电解液的锂离子二次电池。

技术介绍

[0002]随着电子信息技术和消费类电子设备的快速迭代升级，消费类电子设备的轻量化、轻薄化发展趋势愈加明显，而锂离子电池作为电子设备所需能量的最直接来源，对于电池性能的要求也在不断提高，要求锂离子电池具有更高的能量密度，即在占用较小空间的前提下提供更多的能量。同时为了减少用户的充电等待时间，还要求锂离子电池能够实现快速充电，对应的要求锂离子电池具有良好的倍率充放电性能。
[0003]因此，对于锂离子电池而言，当前最大的挑战是提升电池体积能量密度及倍率性能，同时保证电池可以满足长期充放电能力。锂离子电池最重要的组成部分是电池正负极材料和电解液，电解液由溶剂、溶质和功能性添加剂组成，作为锂离子电池最重要的组成部分，改良电解液的组成成分，有助于提升电池体积能量密度及倍率性能。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本申请旨在提供一种有机电解液和含有该有机电解液的锂离子二次电池。
[0005]为达到上述目的，本申请主要提供如下技术方案：
[0006]第一方面，本申请提供了一种有机电解液，所述有机电解液包括：
[0007]腈类化合物，以及
[0008]具有式1所示结构的二环硫酸酯化合物；
[0009][0010]式1中，R1、R2、R4、R5各自独立地选自单键、烷烃或卤代烷烃，R3选自以下结构中的一种：
>[0011][0012]其中，n为0
‑
6的整数；
[0013]所述腈类化合物选自单腈化合物、二腈化合物、三腈化合物、四腈化合物中的一种或多种混合。
[0014]本申请提供的电解液中含有腈类化合物和式1所示结构的二环硫酸酯化合物，上述两种物质应用在有机电解液中具有协同作用，具体表现在：有助于在负极界面通过结合或吸附作用形成更加稳定的有机
‑
无机复合改性SEI 膜，有效减少有机溶剂与负极界面直接接触，提高锂离子嵌入/脱嵌的可逆性，同时腈类化合物也会与正极界面的过渡金属发生络合反应，有效减少正极材料中Co溶出，起到保护正极界面的作用，有助于改善电池的循环寿命、高温存储稳定性及倍率性能。
[0015]作为本申请的优选方案，所述二环硫酸酯化合物选自以下化合物中的一种或多种混合：
[0016][0017]作为本申请优选的方案，所述单腈化合物选自式2所示结构化合物中的任意一种或多种混合：
[0018]R6‑
CN
ꢀꢀꢀ
式2，
[0019]式2中，R6选自C
1～10
的烯基或卤代烯基、C
1～10
的炔基或卤代炔基、C
1～10
的烷氧基或卤代烷氧基、C
1～10
的芳基或卤代芳基；
[0020]作为本申请更优选的方案，所述单腈化合物选自乙腈、对甲基苯甲腈、丙烯腈、巴豆腈、3
‑
(三甲基硅氧基)丙腈中的一种或多种混合。
[0021]作为本申请优选的方案，所述二腈化合物选自式3所示结构化合物中的任意一种或多种混合：
[0022]NC
‑
R7‑
CN
ꢀꢀ
式3，
[0023]式3中，R7选自C
1～10
的亚烷基或卤代亚烷基、C
1～10
的亚烯基或卤代亚烯基、C
1～10
的炔基或卤代炔基、C
1～10
的亚烷氧基或卤代亚烷氧基；
[0024]作为本申请更优选的方案，所述二腈化合物选自丙二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈、2
‑
甲基丁二腈、四甲基丁二腈、2
‑ꢀ
甲基戊二腈、2
‑
亚甲基戊二腈、乙氧基亚甲基丙二腈、3,5
‑
二氧杂
‑
庚二腈、乙二醇双(丙腈)醚中的任意一种或多种混合。
[0025]作为本申请优选的方案，所述三腈化合物选自式4所示结构化合物中的任意一种或多种混合：
[0026][0027]式4中，R8选自C
1～10
的亚烷基或卤代亚烷基、C
1～10
的亚烯基或卤代亚烯基、C
1～10
的炔基或卤代炔基、C
1～10
的亚烷氧基或卤代亚烷氧基；
[0028]作为本申请更优选的方案，所述三腈化合物选自甲烷三甲腈、1,3,6
‑
己烷三腈、1,2,3
‑
三(2
‑
氰氧基)丙烷、乙烯
‑
1,1,2
‑
三甲腈、1,2,3
‑
丙三甲腈、1,3,5
‑
戊烷三甲腈中的任意一种或多种混合。
[0029]作为本申请优选的方案，所述四腈化合物选自式5所示结构化合物中的任意一种或多种混合：
[0030][0031]式5中，R9、R
10
分别独立地选自选自C
1～10
的亚烷基或卤代亚烷基、C
1～10
的亚烯基或卤代亚烯基、C
1～10
的炔基或卤代炔基、C
1～10
的亚烷氧基或卤代亚烷氧基；
[0032]作为本申请更优选的方案，所述四腈化合物选自四氰基乙烯、1,2,2,3
‑
丙烷四甲腈、甲烷四甲腈、1,1,3,3
‑
丙烷四甲腈、1,1,2,2
‑
乙烷四甲腈中的任意一种或多种混合。
[0033]作为本申请的优选方案，所述二环硫酸酯化合物的含量为0.3％～6％；所述腈类化合物的含量为1％～8％，更优选为1％～6％，优选为1％～4％，基于所述有机电解液的总质量。当腈类添加量＞8％，高温特性改善效果减弱，同时常温循环及倍率特性变差。
[0034]具体地，本申请的有机电解液还包括常规添加的非水溶剂、锂盐及添加剂。
[0035]作为本申请优选的方案，所述非水溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯 (EMC)、碳酸二丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(PA)、乙酸丁酯、丙
酸甲酯、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、γ
‑
丁内酯 (GBL)、γ
‑
戊内酯、δ
‑
戊内酯、乙二醇二甲醚(DME)、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3
‑
二氧五环(DOL)、1,4
‑
二氧六环(DOX)、环丁砜、四氢呋喃 (THF)、2
‑
甲基四氢呋喃、二氟代碳酸乙烯酯(D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机电解液，其特征在于，所述有机电解液包括：腈类化合物，以及具有式1所示结构的二环硫酸酯化合物；式1中，R1、R2、R4、R5各自独立地选自单键、烷烃或卤代烷烃，R3选自以下结构中的一种：其中，n为0
‑
6的整数；所述腈类化合物选自单腈化合物、二腈化合物、三腈化合物、四腈化合物中的一种或多种混合。2.根据权利要求1所述的有机电解液，其特征在于，所述二环硫酸酯化合物选自以下化合物中的一种或多种混合：合物中的一种或多种混合：3.根据权利要求1所述的有机电解液，其特征在于，所述单腈化合物选自式2所示结构化合物中的任意一种或多种混合：R6‑
CN
ꢀꢀꢀ
式2，式2中，R6选自C
1～10
的烯基或卤代烯基、C
1～10
的炔基或卤代炔基、C
1～10
的烷氧基或卤代烷氧基、C
1～10
的芳基或卤代芳基；
优选地，所述单腈化合物选自乙腈、对甲基苯甲腈、丙烯腈、巴豆腈、3
‑
(三甲基硅氧基)丙腈中的一种或多种混合。4.根据权利要求1所述的有机电解液，其特征在于，所述二腈化合物选自式3所示结构化合物中的任意一种或多种混合：NC
‑
R7‑
CN
ꢀꢀꢀ
式3，式3中，R7选自C
1～10
的亚烷基或卤代亚烷基、C
1～10
的亚烯基或卤代亚烯基、C
1～10
的炔基或卤代炔基、C
1～10
的亚烷氧基或卤代亚烷氧基；优选地，所述二腈化合物选自丙二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈、癸二腈、2
‑
甲基丁二腈、四甲基丁二腈、2
‑
甲基戊二腈、2
‑
亚甲基戊二腈、乙氧基亚甲基丙二腈、3,5
‑
二氧杂
‑
庚二腈、乙二醇双(丙腈)醚中的任意一种或多种混合。5.根据权利要求1所述的有机电解液，其特征在于，所述三腈化合物选自式4所示结构化合物中的任意一种或多种混合：式4中，R8选自C
1～10
的亚烷基或卤代亚烷基、C
1～10
的亚烯基或卤代亚烯基、C
1～10
的炔基或卤代炔基、C
1～10
的亚烷氧基或卤代亚烷氧基；优选地，所述三腈化合物选自甲烷三甲腈、1,3,6
‑
己烷三腈、1,2,3
‑
三(2
‑
氰氧基)丙烷、乙烯
‑
1,1,2
‑
三甲腈、1,2,3
‑
丙三甲腈、1,3,5
‑
戊烷三甲腈中的任意一种或多种混合。6.根据权利要求1所述的有机电解液，其特征在于，所述四腈化合物选自式5所示结构化合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：佘倩文，李帅龙，玉朝琛，周立，谢添，丁友停，高远鹏，孙文坡，
申请(专利权)人：九江天赐高新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：