一种锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池，所述电解液包括主锂盐、有机溶剂，以及：第一添加剂，所述第一添加剂选自下式(A)所示的二氟磷酸基三氟硼酸锂：式中，x+y＝4，x≥0，y≥1，且x、y为正整数；第二添加剂，所述第二添加剂为磺酸酯化合物或硫酸酯化合物。本发明专利技术的电解液能有效提高电池高电压高温下的高温存储及高温循环性能，同时保证电池具有较好的低温及倍率特性。的低温及倍率特性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电池电解液领域，尤其是锂离子电池电解液，特别涉及一种含二氟磷酸基三氟硼酸锂电解液添加剂的锂离子电池电解液。

技术介绍

[0002]高能量密度是锂电池的发展趋势，常用的提升方法包括提高工作电压或提高正极材料中的镍含量，但这两种方式均会对电芯的循环性能和安全性能造成新的挑战。因此，对于高镍、高电压体系的锂电池而言，构建更加稳固的正负极界面，改善电池高温性能和循环性能就尤为重要。
[0003]磺酸酯类化合物(如PS、PST及其衍生物等)可在正负极成膜，形成富含磺酸盐成分的界面膜，在正负极表面可有效抑制溶剂发生氧化还原反应，从而有效改善高温存储过程中的产气、提高高温存储容量恢复率。但是，磺酸酯类化合物大多具有较高的成膜阻抗，低温和倍率性能不足，且在循环过程中由于不断修饰界面膜导致DCR阻抗增长较快，活性锂损耗，循环寿命衰减较快。
[0004]为了解决磺酸酯类化合物成膜阻抗高，低温倍率以及循环性能不足的问题，现有技术常采用与碳酸酯类添加剂、硫酸酯类添加剂等联用，以改善负极成膜性能，但仍无法解决高压高温存储及循环过程中DCR持续增长，导致循环寿命不足的问题。
[0005]硫酸酯类化合物，如硫酸乙烯酯(简称DTD)及其衍生物，其可在负极形成有效的界面膜，且成膜阻抗相对不高，可以改善循环性能和高温存储容量恢复率。但由于硫酸酯类化合物在正极界面成膜效果较弱，不能有效抑制存储产气，尤其在高电压下，对正极界面膜的保护作用不足，不能有效抑制正极电解液界面的副反应，因此对电池性能的改善有限，高温高电压下存储及循环性能较弱。
[0006]现有技术中常采用正极成膜添加剂在正极表面形成一层有效的保护膜，抑制电解液与正极界面的副反应，提高界面的稳定性，从而提升高温及高电压的下的存储和循环稳定性。但，大多数正极成膜添加剂，如1,3
‑
丙烷磺内酯(简称PS)，1,3
‑
丙烯磺内酯(PST)等都具有较高的阻抗，且在存储和循环过程中界面阻抗持续增长，严重影响电池的低温、功率特性以及长期循环稳定性。
[0007]因此，需要寻求一种在高电压高温环境下，改善低温、倍率性能的同时提高电池的高温存储性能及高温循环性能，并抑制存储及循环过程中的阻抗增长，提升电芯的循环寿命的新型电解液添加剂或电解液添加剂组合物。

技术实现思路

[0008]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种提高电池高电压高温下的存储及循环性能，同时保证较好的低温及倍率性能的锂离子电池电解液及锂离子电池。
[0009]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0010]一种锂离子电池电解液，包括：主锂盐、有机溶剂，以及：
[0011]第一添加剂，所述第一添加剂选自下式(A)所示的二氟磷酸基三氟硼酸锂：
[0012][0013]式中，x+y＝4，x≥0，y≥1，且x、y为正整数；
[0014]第二添加剂，所述第二添加剂为磺酸酯化合物或硫酸酯化合物，所述磺酸酯类化合物包括：下式(B
‑
1)所示的链状磺酸酯化合物和/或下式(B
‑
2)所示的环状磺酸酯化合物；所述硫酸酯化合物包括：下式(C
‑
1)所示的链状硫酸酯化合物和/或下式(C
‑
2)所示的环状硫酸酯化合物；
[0015][0016]其中：
[0017]R1、R2、R4、R5独立地选自C1
‑
C6烷基、C1
‑
C6卤代烷基、C2
‑
C6烯基、C2
‑
C6卤代烯基、C2
‑
C6炔基或C2
‑
C6卤代炔基中的至少一种；
[0018]R3、R6独立地选自C1
‑
C6亚烷基、C1
‑
C6卤代亚烷基、C2
‑
C6亚烯基或C2
‑
C6卤代亚烯基中的至少一种。
[0019]进一步地，R1、R2、R4、R5独立地选自C1
‑
C3烷基、C1
‑
C3卤代烷基、C2
‑
C3烯基、C2
‑
C3卤代烯基、C2
‑
C3炔基或C2
‑
C3卤代炔基中的至少一种；
[0020]R3、R6独立地选自C1
‑
C3亚烷基、C1
‑
C3卤代亚烷基、C2
‑
C3亚烯基或C2
‑
C3卤代亚烯基中的至少一种。
[0021]更优选地，所述第一添加剂选自以下所示结构中的至少一种：
[0022][0023]所述第二添加剂选自以下所示结构中的至少一种：
[0024][0025]在本专利技术所述电解液中，所述第一添加剂的用量占电解液总质量的0.1～10.0％，第二添加剂的用量占电解液总质量的0.05～5.0％。作为优选，所述第一添加剂的用量占电解液总质量的0.1～2.0％，第二添加剂的用量占电解液总质量的0.1～2.0％。
[0026]为提高电池的综合性能，进一步地，所述电解液还包括第三添加剂，所述第三添加剂选自碳酸酯类添加剂及其衍生物、含氟锂盐添加剂中至少一种，用量占电解液总质量的0.01～5.0％。优选地，所述第三添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂或四氟硼酸锂中的至少一种，用量占电解液总质量的0.1～5.0％，且所述第三添加剂不同于所述主锂盐。
[0027]所述主锂盐选用电解液中常用主锂盐即可。作为优选，所述主锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂或双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种，且在电解液中的摩尔浓度为0.4～1.6mol/L；更为优选地，所述主锂盐为六氟磷酸锂，且在电解液中的摩尔浓度为0.6～1.2mol/L。
[0028]本专利技术所述有机溶剂选用电解液中常用非水溶剂即可。作为优选，所述有机溶剂选自所述有机溶剂选自C3～C6碳酸酯类化合物、C3～C8羧酸酯类化合物、砜类化合物、醚类
化合物中的至少一种。
[0029]进一步地，所述C3～C6碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、氟代碳酸乙烯酯或二氟代碳酸乙烯酯中的至少一种；
[0030]所述C3～C8羧酸酯类化合物选自γ
‑
丁内酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯、氟代乙酸乙酯、乙酸(2,2
‑
二氟乙基)酯中的至少一种；
[0031]所述砜类化合物选自环丁砜、二甲基亚砜、二甲基砜或二乙基砜中的至少一种；
[0032]所述醚类化合物选自三甘醇二甲醚、四甘醇二甲醚或1,1,2,2
‑
四氟乙基...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，包括：主锂盐、有机溶剂，其特征在于：所述电解液还包括：第一添加剂，所述第一添加剂选自下式(A)所示的二氟磷酸基三氟硼酸锂：式中，x+y＝4，x≥0，y≥1，且x、y为正整数；第二添加剂，所述第二添加剂为磺酸酯化合物或硫酸酯化合物，所述磺酸酯类化合物包括：下式(B
‑
1)所示的链状磺酸酯化合物和/或下式(B
‑
2)所示的环状磺酸酯化合物；所述硫酸酯化合物包括：下式(C
‑
1)所示的链状硫酸酯化合物和/或下式(C
‑
2)所示的环状硫酸酯化合物；其中：R1、R2、R4、R5独立地选自C1
‑
C6烷基、C1
‑
C6卤代烷基、C2
‑
C6烯基、C2
‑
C6卤代烯基、C2
‑
C6炔基或C2
‑
C6卤代炔基中的至少一种；R3、R6独立地选自C1
‑
C6亚烷基、C1
‑
C6卤代亚烷基、C2
‑
C6亚烯基或C2
‑
C6卤代亚烯基中的至少一种。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：R1、R2、R4、R5独立地选自C1
‑
C3烷基、C1
‑
C3卤代烷基、C2
‑
C3烯基、C2
‑
C3卤代烯基、C2
‑
C3炔基或C2
‑
C3卤代炔基中的至少一种；R3、R6独立地选自C1
‑
C3亚烷基、C1
‑
C3卤代亚烷基、C2
‑
C3亚烯基或C2
‑
C3卤代亚烯基中的至少一种。3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述第一添加剂选自以下所示结构中的至少一种：
所述第二添加剂选自以下所示结构中的至少一种：所述第二添加剂选自以下所示结构中的至少一种：4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述第一添加剂的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：马国强，徐冲，严红，徐宁，沈方烈，周荧，
申请(专利权)人：浙江中蓝新能源材料有限公司中化蓝天集团有限公司，
类型：发明
国别省市：