一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池制造技术

为克服现有技术中锂离子电池在高压状态下循环性能和高温存储性能不理想的问题，本发明专利技术提供了一种锂离子电池非水电解液，所述锂离子电池非水电解液，包括结构式1所示的化合物，其中，X1、X2相互独立的选自含硫基团、含硅基团、含氮基团含1

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因其工作电压高、安全性高、长寿命、无记忆效应等特点，在便携式电子产品领域中取得了长足的发展。随着新能源汽车的发展，锂离子电池在新能源汽车用动力电源系统具有巨大的应用前景。
[0003]在非水电解液锂离子电池中，非水电解液是影响电池高低温性能的关键因素，特别地，非水电解液中的添加剂对电池高低温性能的发挥尤其重要。在锂离子电池初始充电过程中，电池正极材料中的锂离子脱嵌出来，通过电解液嵌入碳负极中。由于其高反应性，电解液在碳负极表面反应产生Li2CO3、Li2O、LiOH等化合物，从而在负极表面形成钝化膜，该钝化膜称为固体电解液界面膜(SEI)。在初始充电过程中形成的SEI膜，不仅阻止电解液进一步在碳负极表面分解，而且起到锂离子隧道作用，只允许锂离子通过。因此，SEI膜决定了锂离子电池性能的好坏。
[0004]为了提高锂离子电池的各项性能，许多科研者通过往电解液中添加不同的负极成膜添加剂(如碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯)来改善SEI膜的质量，从而改善电池的各项性能。例如，现有技术中提出向电解液中添加氟代烷基碳酸乙烯酯类物质，但是添加该类物质后锂离子电池在高压状态下的循环性能和高温存储性能仍不够。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中锂离子电池在高压状态下的循环性能和高温存储性能不理想的问题，提供一种锂离子电池非水电解液。
[0006]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
[0007]提供一种锂离子电池非水电解液，包括结构式1所示的化合物，
[0008][0009]其中，X1、X2相互独立的选自含硫基团、含硅基团、含氮基团、含1
‑
4个碳原子的基团或结构式2所示的结构，且至少有一个含有结构式2所示的结构，R1、R2、R3各自独立地选自氢、卤素原子或含1
‑
4个碳原子的基团。
[0010]本专利技术提供的锂离子电池非水电解液中含有结构式1所示的化合物，专利技术人根据实验结果推测，由于结构式1所示的化合物的存在强的吸电基团，更有利于化合物中的含杂原子的基团断裂，断裂后形成的不饱和键基团和自由基更有利于正负极成膜，在X基团上引入吸电子基团同时引入不饱和键或硅氧基，能更好成膜的同时有效降低阻抗，本专利技术的锂离子电池非水电解液的高温性能和低温性能都非常优异。
[0011]优选的，X1、X2相互独立的选自选自磺酸根、硫酸根、羰基、烷基、烯基、炔基、硅氧烷基、氰基或结构式2所示的结构，且至少有一个含有结构式2所示的结构。
[0012]优选的，X1、X2选自磺酸根、硫酸根、羰基、甲基、乙基、乙烯基、乙炔基、丙烯基、丙炔基、三甲氧基硅烷、三乙氧硅烷或结构式2所示的结构，且至少有一个含有结构式2所示的结构。
[0013]优选的，所述含1
‑
4个碳原子的基团选自烷基、烯基、炔基、卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基
[0014]优选的，R1、R2、R3各自独立地选自氢原子、氟原子、甲基、乙基、丙基、乙烯基、乙炔基、丙烯基、丙炔基、氟代乙烯基、氟代乙炔基、氟代丙烯基、氟代丙炔基。
[0015]优选的，所述结构式1所示的化合物的含量相对于所述锂离子电池非水电解液的总质量为0.01％
‑
5％。
[0016]优选的，所述结构式1所示的化合物包括如下化合物1至化合物10中的一种或多种：
[0017][0018]优选的，所述锂离子电池非水电解液还包括碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或两种以上；
[0019]并且，所述锂离子电池非水电解液还选择性的包括1,3
‑
丙烷磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯、1,3
‑
丙烯磺内酯中的一种或两种以上。
[0020]优选的，锂离子电池非水电解液还包括锂盐和非水有机溶剂；
[0021]所述锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiF2PO2、LiDFOB、LiSbF6、LiAsF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiC(SO2CF3)3或LiN(SO2F)2中的一种或两种以上；
[0022]所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯中的一种或两种以上，所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸甲丙酯中的一种或两种以上。
[0023]同时，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极和置于所述正极与负极之间的隔膜，还包括如前所述的锂离子电池非水电解液。
[0024]优选的，上述正极的活性材料选自LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiCo1‑
y
M
y
O2、LiNi1‑
y
M
y
O2、LiMn2‑
y
M
y
O4和LiNi
x
Co
y
Mn
z
M1‑
x
‑
y
‑
z
O2中的一种或两种以上，其中，M选自Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或两种以上，且0≤y≤1，0≤x≤1，0≤z≤1，x+y+z≤1。
[0025]作为本专利技术的另一方案，上述正极的活性材料选自LiFe1‑
x
M
x
PO4，其中M选自Mn、Mg、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V或Ti中的一种或两种以上，且0≤x＜1。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本专利技术提供的锂离子电池非水电解液包括结构式1所示的化合物，
[0028][0029][0030]其中，X1、X2相互独立的选自含硫基团、含硅基团、含氮基团、含1
‑
4个碳原子的基团或结构式2所示的结构，且至少有一个含有结构式2所示的结构，R1、R2、R3各自独立地选自氢、卤素原子或含1
‑
4个碳原子的基团。
[0031]本专利技术的锂离子电池非水电解液中含有结构式1所示的化合物，所述化合物1具有明显的正极保护作用，能有效抑制正极材料结构被破坏，同时也抑制金属离子对电解液的催化分解反应及对负极钝化膜的破坏作用。在满电存储过程中，可以有效降低高电压下正极材料和电解液之间的副反应，从而提高锂离子电池在高电压下的存储性能。同时在负极有较好的成膜效果，且本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池非水电解液，其特征在于，包括结构式1所示的化合物，其中，X1、X2相互独立的选自含硫基团、含硅基团、含氮基团、含1
‑
4个碳原子的基团或结构式2所示的结构，且至少有一个含有结构式2所示的结构，R1、R2、R3各自独立地选自氢、卤素原子或含1
‑
4个碳原子的基团。2.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，X1、X2相互独立的选自选自磺酸根、硫酸根、羰基、烷基、烯基、炔基、硅氧烷基、氰基或结构式2所示的结构，且至少有一个含有结构式2所示的结构。3.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，X1、X2选自磺酸根、硫酸根、羰基、甲基、乙基、乙烯基、乙炔基、丙烯基、丙炔基、三甲氧基硅烷、三乙氧硅烷或结构式2所示的结构，且至少有一个含有结构式2所示的结构。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述含1
‑
4个碳原子的基团选自烷基、烯基、炔基、卤代烷基、卤代烯基、卤代炔基。5.根据权利要求4所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，R1、R2、R3各自独立地选自氢原子、氟原子、甲基、乙基、丙基、乙烯基、乙炔基、丙烯基、丙炔基、氟代乙烯基、氟代乙炔基、氟代丙烯基、氟代丙炔基。6.根据权利要求1所述的锂离子电池非水电解液，其特征在于，所述结构式1所示的化合物的含量相对于所述锂离子电池非水电解液的总质量为0.01％
‑
5...

【专利技术属性】
技术研发人员：康媛媛，曹宗泽，邹贤帅，周忠仓，唐希武，
申请(专利权)人：诺莱特电池材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：