电解液添加剂、电解液和锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种电解液添加剂、电解液和锂离子电池，所述添加剂为磺酸吡啶酯类化合物。本发明专利技术能够有效降低电池内阻，提升电池低温充放电特性。放电特性。

【技术实现步骤摘要】
电解液添加剂、电解液和锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电解液
，具体涉及一种电解液添加剂、电解液和锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、安全性好等特点。目前，锂离子电池广泛应用于消费类电子产品如笔记本电脑，手机，掌上游戏机，数码相机等；同时在储能和动力领域也获得了广泛的应用，比如储能基站，发电站，乘用车，公共汽车等。提升电池的循环性能一直都是锂离子电池研发的重点，特别是在储能电池领域对电池的循环寿命提出了更高的要求。
[0003]电解液做为锂离子电池的关键材料，是影响锂离子电池循环和高低温性能的重要因素，而电解液添加剂又是其中极为关键的组分，一种或者多种添加剂可以显著提高锂离子电池的各方面性能。目前实际采用的电解液添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯等，虽然有较好常温循环改善效果，但是通常成膜阻抗较高，导致电池低温性能较差。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种电解液添加剂、电解液和锂离子电池，能够有效降低电池内阻，提升电池低温充放电特性。
[0005]为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案：
[0006]本专利技术公开了一种电解液添加剂，所述添加剂为磺酸吡啶酯类化合物，其结构式如式Ⅰ或式Ⅱ所示：
[0007][0008]其中，R1、R2、R3各自独立地选自氢原子、含氟基团、碳原子数为1～20的烷烃基、碳原子数为6～26的芳烃基、碳原子数为2～20的脂肪醚基、碳原子数为2～20的烷羧基、芳香族杂环基团、三甲基硅氧基或上述基团被卤素取代所形成的基团中的一种。
[0009]作为优选的技术方案，所述含氟基团为氟基、三氟甲基、三氟甲硫基或三氟甲氧基中的一种。
[0010]作为优选的技术方案，所述添加剂选自如式Ⅲ、式Ⅳ、式
Ⅴ
、式
Ⅵ
所示化合物中的至少一种：
[0011][0012]本专利技术还公开了一种电解液，所述电解液包括所述的添加剂。
[0013]作为优选的技术方案，所述电解液还包括有机溶剂和锂盐。
[0014]作为优选的技术方案，所述有机溶剂包括环状碳酸酯、链状碳酸酯或线性羧酸酯中的至少一种。
[0015]作为优选的技术方案，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ
‑
丁内酯中的至少一种；所述链状碳酸酯包括碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯中的至少一种；所述线性羧酸酯包括乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯、醋酸甲酯、丁酸乙酯中的至少一种。
[0016]作为优选的技术方案，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟双草酸磷酸锂中的至少一种。
[0017]作为优选的技术方案，所述添加剂在电解液中的质量百分含量为0.1％～5％。
[0018]本专利技术还公开了一种锂离子电池，所述锂离子电池包括所述的电解液。
[0019]本专利技术的有益效果：
[0020]本专利技术的电解液添加剂为磺酸吡啶酯类化合物，该添加剂中的N原子含有孤电子对，使得添加剂作为路易斯碱存在，能与电解液中微量的HF结合，起到除水除酸的作用，且增加钝化膜中有机成分的含量，增加该钝化膜的韧性；另一方面，该添加剂中的硫酸酯、磺酸酯结构，还可以与其它添加剂协同作用，在负极表面形成致密稳定的SEI膜，有效阻止电
解液在负极表面的还原反应与过渡金属的沉积，改善负极与电解液的界面，减缓存储或循环过程中电极界面的副反应，同时带有硫酸酯、磺酸酯结构的添加剂生成的SEI膜阻抗较低，能有效的降低锂离子电池的内阻，从而提升锂离子电池循环寿命和低温充放电特性。
具体实施方式
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步阐述。
[0022]下述对比例和实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0023]本专利技术实施例中式Ⅲ、式Ⅳ、式
Ⅴ
、式
Ⅵ
所示的磺酸吡啶酯类化合物购自Sigma
‑
Aldrich公司，电解质锂盐则购自多氟多化工股份有限公司，电解液溶剂购买自山东石大胜华化工公司。
[0024]对比例1
[0025]1、正极片的制备：
[0026]正极材料配比为：磷酸铁锂、导电碳黑、聚偏二氟乙烯(PVDF，粘接剂)质量比为0.8:0.1:0.1。将PVDF加入到N
‑
甲基
‑
吡咯烷酮中，快速搅拌均匀，再向上述溶液中加入导电碳黑，搅拌均匀，然后加入磷酸铁锂搅拌均匀形成正极浆料，最后将正极浆料涂覆在铝箔上，经过烘烤，滚压，裁片，焊极耳后得到正极极片。
[0027]2、负极片的制备：
[0028]负极材料配比为：人造石墨、导电碳黑、羧甲基纤维素(CMC)、丁苯橡胶(SBR)质量比为95:1:1.5:2.5。将CMC加入到去离子水中，快速搅拌使其完全溶解，然后继续搅拌至均匀，继续加入人造石墨和导电碳黑，搅拌均匀分散后，加入SBR，分散成均匀的负极浆料，最后将负极浆料涂覆在铜箔上，经过烘烤，滚压，裁片，焊极耳后得到负极极片。
[0029]3、电解液的制备：
[0030]在充满高纯氮气的手套箱中(水分＜1ppm，氧气＜1ppm)，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照1:1:1重量份进行混合成溶剂，然后加入LiPF6充分混合，形成锂盐浓度为1mol/L的锂离子电池非水电解液。
[0031]4、电池的制备：
[0032]将得到的正极片、负极片、隔膜置于冲好坑的铝塑膜中，并进行热熔封装，得到留有注液口的预封装后的电芯。最后将预封装的电池置于真空炉中进行充分烘烤干燥后，从注液口注入一定量的电解液，并在真空环境下对注液口进行封装，得到锂离子二次电池。
[0033]对比例2
[0034]对比例2与对比例1的区别仅在于电解液的制备：
[0035]在充满高纯氮气的手套箱中(水分＜1ppm，氧气＜1ppm)，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照1:1:1重量份进行混合成溶剂，然后加入占电解液总质量比1％的碳酸亚乙烯酯后，再加入LiPF6充分混合，形成锂盐浓度为1mol/L的锂离子电池非水电解液。
[0036]对比例3
[0037]对比例3与对比例1的区别仅在于电解液的制备：
[0038]在充满高纯氮气的手套箱中(水分＜1ppm，氧气＜1ppm)，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)按照1:1:1重量份进行混合成溶剂，然后加入占电解液总质量比1％的氟代碳酸乙烯酯后，再加入LiPF6充分混合，形成锂盐浓度为1mol/L的锂离子电池非水电解液。
[0039]实施例1
[0040]实施例1与对比例1的区别仅在于电解液的制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液添加剂，其特征在于：所述添加剂为磺酸吡啶酯类化合物，其结构式如式Ⅰ或式Ⅱ所示：其中，R1、R2、R3各自独立地选自氢原子、含氟基团、碳原子数为1～20的烷烃基、碳原子数为6～26的芳烃基、碳原子数为2～20的脂肪醚基、碳原子数为2～20的烷羧基、芳香族杂环基团、三甲基硅氧基或上述基团被卤素取代所形成的基团中的一种。2.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于：所述含氟基团为氟基、三氟甲基、三氟甲硫基或三氟甲氧基中的一种。3.根据权利要求1所述的电解液添加剂，其特征在于：所述添加剂选自如式Ⅲ、式Ⅳ、式
Ⅴ
、式
Ⅵ
所示化合物中的至少一种：
4.一种电解液，其特征在于：所述电解液包括权利要求1至3任意一项所述的添加剂。5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于：所述电解液还包括有机溶剂和锂盐。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：许艳艳，辛民昌，王德胜，
申请(专利权)人：山东氟能化工材料有限公司，
类型：发明
国别省市：