一种兼顾高低温性能的电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种兼顾高低温性能的电解液及锂离子电池，所述电解液包括主锂盐、有机溶剂，以及：第一添加剂，结构如下式(Ⅰ)所示：其中，M

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾高低温性能的电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池电解液，特别涉及具有优异高低温性能的锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为电源具有广泛用途，特别是近年来作为电动汽车用电源或消费电子、电力存储等动力来源。随着上述产品的不断发展，电池的循环稳定性、高低温性能等指标越来越受到关注。
[0003]循环稳定性是锂离子电池最基础也是最重要的指标之一，适当引入成膜添加剂能有效提升电池的循环寿命。但成膜添加剂(如碳酸亚乙烯脂、二氟双草酸硼酸锂及酸酐等)的添加会明显增大电池的内阻，对电池的低温放电性能具有显著的影响。
[0004]在常规的电解液配方中，为兼顾循环性能及高温性能，常常会加入高温型添加剂，如1,3
‑
丙烷磺内酯、丙烯基
‑
1,3
‑
磺酸内酯等磺酸酯类化合物或腈类化合物等，但磺酸酯类化合物存在环保问题和热稳定性问题，在电池循环后期会出现衰减加速的弊端；腈类化合物虽然在电芯高温存储方面具有明显优势，但是界面膜过厚，电池内阻较高。
[0005]为了进一步降低电池内阻，提高电池低温性能，二氟磷酸锂、三(三甲基硅烷)磷酸酯(CN113161613A)等被作为降阻抗添加剂用来提升电池低温放电性能，但电池的高温性能却受到一定的劣化。
[0006]因此，开发一种兼顾电池循环性能及高低温性能的电解液配方是十分必要的。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种同时兼顾高低温性能的锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。
[0008]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0009]一种兼顾高低温性能的锂离子电池电解液，包括主锂盐、有机溶剂，其特征在于：所述电解液还包括：
[0010]第一添加剂，所述第一添加剂的结构如下式(I)所示：
[0011][0012]其中，R1选自C1
‑
C6烷基、C1
‑
C6氟代烷基、C1
‑
C6烷氧基或C1
‑
C6氟代烷氧基，M
+
选自如下式(1)～(3)所示的铵阳离子之一：
[0013][0014]式中，R2、R3、R4、R5、R6、R7独立地选自C1
‑
C5的烷基或、C1
‑
C5烷氧基、C1
‑
C5氟代烷基或C1
‑
C5氟代烷氧基；
[0015]第二添加剂，所述第二添加剂为改善循环性能的成膜添加剂，选自下式(II
‑
1)所示的酸酐类化合物、(II
‑
2)所示的含氧杂环化合物或下式(II
‑
3)、(II
‑
4)所示的多不饱和烯基化合物中的至少一种：
[0016][0017]其中，R8选自亚甲基、次甲基或1,2
‑
亚乙基，R9、R
10
、R
11
、R
12
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
、R
18
、R
19
、R
20
独立地选自氢、C1
‑
C3烷基、C2
‑
C3烯基或C2
‑
C3烯氧基，R
13
选自如下式(4)、(5)所示结构；
[0018][0019]在第一添加剂中，作为优选，R1选自C1
‑
C3烷基、C1
‑
C3氟代烷基、C1
‑
C3烷氧基或C1
‑
C3氟代烷氧基，R2、R3、R4、R5、R6、R7独立地选自C1
‑
C4烷基或C1
‑
C4烷氧基；更为优选地，R1选自甲基、乙基、三氟甲基、甲氧基、乙氧基或三氟甲氧基，R2、R3、R4、R5、R6、R7独立地选自甲基、乙基或正丁基。
[0020]在第二添加剂中，作为优选，R8选自次甲基，R9、R
10
、R
11
、R
12
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
、R
18
、R
19
、R
20
独立地选自氢、甲基、乙烯基或丙烯基。具体地，所述酸酐类化合物选自丁二酸酐、戊二酸酐、马来酸酐、柠康酸酐、2,3
‑
二甲基马来酸酐或衣康酸酐中的至少一种；所述含氧杂环化合物选自1,3
‑
二噁烷或5,5
‑
二甲基
‑
1,3
‑
二噁烷中的至少一种；所述多不饱和烯基化合物选自三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基氰尿酸酯、甲基三烯丙基硅烷或四乙烯基硅烷中的至少一种。
[0021]在一种更为优选的实施方式中，所述第一添加剂选自下式(I1)所示的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑三氟甲磺酸盐、(I2)所示的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑硫酸甲酯盐、(I3)所示的1
‑
正丁基
‑3‑
甲基咪唑三氟甲烷磺酸盐、(I4)所示的1
‑
乙基
‑3‑
甲基咪唑硫酸乙酯中的至少一种：
[0022][0023][0024]所述第二添加剂选自下式(II1)所示的柠康酸酐、(II2)所示的2,3
‑
二甲基马来酸酐、(II3)所示的1,3
‑
二噁烷、(II4)所示的5,5
‑
二甲基
‑
1,3
‑
二噁烷、(II5)所示的三烯丙基异氰脲酸酯或(II6)所示的四乙烯基硅烷中的至少一种：
[0025][0026]在锂离子电池电解液中，本专利技术所述第一添加剂的用量占电解液总质量的0.01～5.0％，第二添加剂占电解液总质量的0.01～5.0％。优选地，第一添加剂占电解液总质量的0.2～3.0％，第二添加剂占电解液总质量的0.1～3.0％。在上述添加量下，第一添加剂的添加能有效降低电池高温存储产气，提高电池高温存储稳定性；第二添加剂的添加能有效提升电池循环稳定性。
[0027]本专利技术第一添加剂和第二添加剂的联用，能兼顾电池循环性能和高低温性能，具体地，不仅可以兼顾循环稳定性及高温存储稳定性，同时具有较低的电芯内阻，使得电池的常温循环及低温放电性能得到显著提升。
[0028]由于作用机理尚不明确，本专利技术人经研究推测原因在于：第一添加剂在电池充放电过程中发生电化学分解，在电极表面沉积含硫的组分如硫酸锂或烷基硫酸锂等，其热稳定性高，有利于抑制界面层热分解，减少电池存储过程中气体的产生，但本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼顾高低温性能的锂离子电池电解液，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，所述第一添加剂的结构如下式(I)所示：其中，R1选自C1
‑
C6烷基、C1
‑
C6氟代烷基、C1
‑
C6烷氧基或C1
‑
C6氟代烷氧基，M
+
选自如下式(1)～(3)所示的铵阳离子之一：式中，R2、R3、R4、R5、R6、R7独立地选自C1
‑
C5的烷基、C1
‑
C5烷氧基、C1
‑
C5氟代烷基或C1
‑
C5氟代烷氧基；第二添加剂，所述第二添加剂为改善循环性能的成膜添加剂，选自下式(II
‑
1)所示的酸酐类化合物、(II
‑
2)所示的含氧杂环化合物或下式(II
‑
3)、(II
‑
4)所示的多不饱和烯基化合物中的至少一种：其中，R8选自亚甲基、次甲基或1,2
‑
亚乙基，R9、R
10
、R
11
、R
12
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
、R
18
、R
19
、R
20
独立地选自氢、C1
‑
C3烷基、C2
‑
C3烯基或C2
‑
C3烯氧基，R
13
选自如下式(4)、(5)所示结构：2.根据权利要求1所述的兼顾高低温性能的锂离子电池电解液，其特征在于：R1选自C1
‑
C3烷基、C1
‑
C3氟代烷基、C1
‑
C3烷氧基或C1
‑
C3氟代烷氧基，R2、R3、R4、R5、R6、R7独立地选自C1
‑
C4烷基或C1
‑
C4烷氧基。3.根据权利要求2所述的兼顾高低温性能的锂离子电池电解液，其特征在于：R1选自甲基、乙基、三氟甲基、甲氧基、乙氧基或三氟甲氧基，R2、R3、R4、R5、R6、R7独立地选自甲基、乙基或正丁基，R8选自次甲基，R9、R
10
、R
11
、R
12
、R
14
、R
15
、R
16
、R
17
、R
18
、R
19
...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋半夏，李南，沈旻，江依义，马国强，
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：