一种电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，尤其是涉及一种电解液和锂离子电池。本发明专利技术的电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括对氟苯腈和具有式Ⅰ所示的结构的化合物，其中，R1～R5各自独立地选自H、卤素、碳原子个数为1～5的烷基、碳原子个数为1～5的含亚硫酸酯的烷基、碳原子个数为1～5的含硅氧键的烷基、碳原子个数为1～5的烷氧基和碳原子个数为1～5的卤代烷氧基中的任一种。并且对氟苯腈的质量为电解液总质量的0.01％～3％，式Ⅰ所示结构的化合物的质量为电解液总质量的0.1％～5％。该电解液改善了锂离子电池的高温储存产气性能和低温循环性能。和低温循环性能。和低温循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其是涉及一种电解液和锂离子电池。

技术介绍

[0002]以石墨为负极的锂离子电池在便携式电子设备、电动工具、电动汽车等领域的获得了广泛的应用。然而由于石墨负极工作电位较低，在低温下充电(锂离子嵌入石墨层间)时，锂离子在钝化膜时较难进行，极化的增加会导致锂离子嵌入容量较低，甚至在石墨表面发生析锂，造成电池低温失效。因此，加速锂离子在钝化膜中的扩散动力学，对于改善石墨及其电池的低温性能具有重要意义。同时，高镍三元正极材料中的镍对电解液的氧化分解具有很强的催化作用，尤其在高温下，电极材料中析出的镍会加剧电解液的氧化分解，加剧产气问题。因此通过使用一定的电解液添加剂，可以分别在正极和负极的表面形成阻抗小、稳定的钝化膜，对锂离子电池性能的提升具有重要意义。
[0003]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0004]本专利技术的第一目的在于提供一种电解液，可以分别在正极和负极的表面形成阻抗小、稳定的钝化膜，降低电池在低温下的极化，从而改善了锂离子电池的高温储存产气性能和低温循环性能。
[0005]本专利技术的第二目的在于提供一种锂离子电池，具有优异的低温循环容量保持率，高温存储产气量少。
[0006]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0007]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，所述添加剂包括对氟苯腈和和具有如式Ⅰ所示结构的化合物：
[0008][0009]其中，R1～R5各自独立地选自H、卤素、碳原子个数为1～5的烷基、碳原子个数为1～5的含亚硫酸酯的烷基、碳原子个数为1～5的含硅氧键的烷基、碳原子个数为1～5的烷氧基和碳原子个数为1～5的卤代烷氧基中的任一种；
[0010]所述对氟苯腈的质量为电解液总质量的0.01％～3％；
[0011]所述式Ⅰ所示结构的化合物的质量为电解液总质量的0.1％～5％。
[0012]进一步地，R1～R5中的至少一者具备下述基团中的至少一个：
[0013]‑
H、
‑
CH3、
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、
[0014]进一步地，所述式Ⅰ所示结构的化合物选自如下结构式中的任一种或多种：
[0015][0016][0017]进一步地，所述添加剂还包括氯磺酰异氰酸酯。
[0018]进一步地，所述电解液至少满足以下条件之一：
[0019](1)所述氯磺酰异氰酸酯的质量为电解液总质量的0.01％～2％；
[0020](2)所述式Ⅰ所示结构的化合物、对氟苯腈和氯磺酰异氰酸酯的质量比为(1～40):(1～20):(1～10)。
[0021]进一步地，所述锂盐包括六氟磷酸锂；所述六氟磷酸锂的质量为电解液总质量的12％～15％。
[0022]进一步地，所述锂盐还包括第二锂盐，所述第二锂盐包括四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种；所述第二锂盐的质量为电解液总质量的0.01％～6％。
[0023]进一步地，所述有机溶剂选自碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、γ
‑
丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、二甲基亚砜和环丁砜中的一种或多种。
[0024]本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极活性物质、负极活性物质和如上所述的电解液。
[0025]进一步地，所述正极活性物质的化学式包括Li
a
Ni
x
Co
y
Mn
z
M
e
O2，其中0.9≤a≤1.1，0.6≤x≤0.94，0＜y≤0.2，0＜y≤0.2，0≤e≤0.1，且x+y+z＝1，M包含Al、Zr、Sr、Ti、B、Mg、Sn、W、Y、Ba、Nb、Mo、Ta、Si、La、Er、Nd、Gd、Ce中的至少一种。
[0026]进一步地，所述负极活性物质包括中间相碳微球、人造石墨、天然石墨、石墨烯和碳纳米管中的至少一种。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0028]本专利技术的电解液添加剂中中包括对氟苯腈和具有的苯磺酰异氰酸酯类化合物，对氟苯腈能有效抑制电解液分解，从而减少电池产气。苯磺酰异氰酸酯类化合物中含有异氰酸酯基和S原子，可以得到性能好且阻抗小的钝化膜层，保护电极的同时减小极化。其中，含S化合物参与成膜有助于提高钝化膜的离子电导率，从而降低电池在低温下的极化；异氰酸酯基有利于分别在正极和负极表面形成稳定的钝化膜，抑制电解液分解，抑制界面阻抗增加。本专利技术的电解液能改善了锂离子电池的高温储存产气性能以及低温循环性能。
具体实施方式
[0029]下面将结合具体实施方式对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本专利技术，而不应视为限制本专利技术的范围。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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030]下面对本专利技术实施例的一种电解液和锂离子电池进行具体说明。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中提供了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂包括对氟苯腈和具有如式Ⅰ所示结构的化合物：
[0032][0033]其中，R1～R5各自独立地选自H、卤素、碳原子个数为1～5的烷基、碳原子个数为1～5的含亚硫酸酯的烷基、碳原子个数为1～5的含硅氧键的烷基、碳原子个数为1～5的烷氧基和碳原子个数为1～5的卤代烷氧基中的任一种；
[0034]对氟苯腈的质量为电解液总质量的0.01％～3％；
[0035]式Ⅰ所示结构的化合物的质量为电解液总质量的0.1％～5％。
[0036]在本专利技术的电解液添加剂中，对氟苯腈(EI)可以抑制电解液的分解，进而抑制电池产气，而式Ⅰ所示结构的化合物可以有效地在正负极界面形成低阻抗的钝化膜，提升电池的离子传导能力，保护电极的同时减小极化。本专利技术的电解液添加剂改善了锂离子电池的高温储存产气性能以及低温循环性能。典型但非限制性的，对氟苯腈的质量为电解液总质量的0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％或其中任意两者组成的范围。典型但非限制性的，式Ⅰ所示结构的化合物的质量为电解液总质量的0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％或其中任意两者组成的范围。过少的添加剂可能在正负极表面生成的钝化膜太薄，易破裂。过多的添加剂可能在正负极表面生成的SEI膜太厚，增加了电池的阻抗和极化。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括对氟苯腈和具有如式Ⅰ所示结构的化合物：其中，R1～R5各自独立地选自H、卤素、碳原子个数为1～5的烷基、碳原子个数为1～5的含亚硫酸酯的烷基、碳原子个数为1～5的含硅氧键的烷基、碳原子个数为1～5的烷氧基和碳原子个数为1～5的卤代烷氧基中的任一种；所述对氟苯腈的质量为电解液总质量的0.01％～3％；所述式Ⅰ所示结构的化合物的质量为电解液总质量的0.1％～5％。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，R1～R5中的至少一者具备下述基团中的至少一个：
‑
H、
‑
CH3、
‑
F、
‑
Cl、
‑
Br、3.根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述式Ⅰ所示结构的化合物选自如下结构式中的任一种或多种：式中的任一种或多种：4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括氯磺酰异氰酸酯。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液至少满足以下条件之一：(1)所述氯磺酰异氰酸酯的质量为电解液总质量的0.01％～2％；(2)所述式Ⅰ所示结构的化合物、对氟苯腈和氯磺酰异氰酸酯的质量比为(1～40):(1～20):(1～...

【专利技术属性】
技术研发人员：李磊，程守强，乔飞燕，褚春波，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：