一种高电压钴酸锂锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，公开了一种高电压钴酸锂锂离子电池电解液及锂离子电池。本发明专利技术的高电压钴酸锂锂离子电池电解液中包含非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包含4,5

【技术实现步骤摘要】
一种高电压钴酸锂锂离子电池电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体是涉及一种高电压钴酸锂锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池。

技术介绍

[0002]随着科技进步，人们对生活环境质量的要求不断提高，而化石能源的日益枯竭和消耗等带来的环境污染问题也越发严重，清洁可再生新能源的研究开发成为当务之急。目前已有大量新能源被开发使用，如太阳能、风能、潮汐能和地热能等，但这些能源在时间和空间上受限，需要适当的转换和存储才能使用。
[0003]锂离子电池作为一种绿色环保高能电池，是目前世界上最为理想也最具有潜力的可充电电池。相比于其他电池，其具备无记忆效应、可快速充放电、能量密度高、循环寿命长和无环境污染等一系列优点，因此广泛应用于小型电子设备，如笔记本电脑、摄像机、手机、电子手表等。随着纯电动汽车、混合动力汽车及便携式储能设备等对锂离子电池容量要求的不断提高，人们期待有更高能量密度、功率密度的锂离子电池来实现长久续航及储能。
[0004]提高工作电压可提升锂离子电池的能量密度。然而，传统碳酸酯电解液电化学窗口较窄，电压升高后，一方面电解液自身会发生分解；另一方面高压下正极氧化能力增强、大量的金属溶解、气体析出以及材料相变使得电池失效甚至发生危险，限制了高电压锂离子电池的发展。因此，需要开发耐高压的电解液，使电解液在高压环境下具有更好的电化学性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服上述
技术介绍
的不足，提供了一种高电压钴酸锂锂离子电池电解液。本专利技术的高电压锂离子电池电解液通过优化配方，在独特组合的多种组分的共同作用下，使电解液体系兼具高能量密度和高安全性能，有利于满足电解液在高电压下对循环性能的需求。
[0006]为达到本专利技术的目的，本专利技术的高电压钴酸锂锂离子电池电解液中包含非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包含4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂。
[0007]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂的结构式如式(Ⅰ)所示：
[0008][0009]其中，取代基R选自含1
‑
6个碳的烷基、乙烯基、氟代烷基、苯基、氰基及咪唑基。
[0010]优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂选自以下结构式所示化合物中的至少一种：
[0011][0012][0013]更优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂在高电压锂离子电池电解液中的质量百分比为0.15
‑
0.35％。
[0014]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述电解液中还包含选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)、丁二腈(SN)、己烷三腈(HTCN)中的至少一种其他添加剂。
[0015]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述其他添加剂在高电压锂离子电池电解液中的质量百分比为0.2
‑
13％。
[0016]优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述电解液中还包含基于电解液总质量2
‑
4％的1,3
‑
丙烷磺酸内酯(PS)、基于电解液总质量8
‑
12％的氟代碳酸乙烯酯(FEC)、基于电解液总质量1.5
‑
2.5％的己烷三腈(HTCN)、基于电解液总质量1
‑
2％的丁二腈(SN)、基于电解液总质量0.3
‑
0.7％的硫酸乙烯酯(DTD)。
[0017]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂中的一种或多种。
[0018]优选地，在本专利技术的一些实施方式中，所述电解质锂盐在高电压锂离子电池电解液中的质量百分比为10
‑
20％。
[0019]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的四种的混合物。
[0020]另一方面，本专利技术还提供了一种高电压锂离子电池，所述锂离子电池包括正极、负极、隔膜和本专利技术前述高电压钴酸锂锂离子电池电解液。
[0021]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述正极的活性物质为钴酸锂；所述负极为天然石墨、人造石墨、硅氧负极、硅碳负极中的一种或几种。
[0022]进一步地，在本专利技术的一些实施方式中，所述锂离子电池的上限截止电压为4.4
‑
4.5V。
[0023]与现有技术相比，本专利技术的优点包括但不限于：
[0024](1)本专利技术的高电压锂离子电池非水电解液中，具有特定结构式的4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂所含有的官能团能降低阻抗、除水除酸、减少副反应，提高电解液稳定性；减缓正极集流体腐蚀，支持高压电极，整体保证高压下电池的正常使用，且在高压环境下具有更好的循环性能。
[0025](2)本专利技术的高电压锂离子电池非水电解液通过优化配方，改善溶剂，结合具有特定结构式的4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂、其它添加剂的共同作用，可确保高电压锂离子电池获得优良的高温性能，使电解液体系兼具高能量密度和高稳定性。
具体实施方式
[0026]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。应当理解，以下描述仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
[0028]当量、浓度、或者其它值或参数以范围、优选范围、或一系列上限优选值和下限优选值限定的范围表示时，这应当被理解为具体公开了由任何范围上限或优选值与任何范围下限或优选值的任一配对所形成的所有范围，而不论该范围是否单独公开了。例如，当公开了范围“1至5”时，所描述的范围应被解释为包括范围“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。当数值范围在本文中被描述时，除非另外说明，否则该范围意图包括其端值和在该范围内的所有整数和分数。
[0029]单数形式包括复数讨论对象，除非上下文中另外清楚地指明。“任选的”或者“任意一种”是指其后描述的事项或事件可以发生或不发生，而且该描述包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高电压钴酸锂锂离子电池电解液，其特征在于，所述高电压钴酸锂锂离子电池电解液中包含非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包含4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂。2.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂锂离子电池电解液，其特征在于，所述4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂的结构式如式(Ⅰ)所示：其中，取代基R选自含1
‑
6个碳的烷基、乙烯基、氟代烷基、苯基、氰基及咪唑基。3.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂锂离子电池电解液，其特征在于，所述4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂选自以下结构式所示化合物中的至少一种：咪唑类添加剂选自以下结构式所示化合物中的至少一种：优选地，所述4,5
‑
二氰基
‑
咪唑类添加剂在高电压锂离子电池电解液中的质量百分比为0.15
‑
0.35％。4.根据权利要求1所述的高电压钴酸锂锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液中还包含选自氟代碳酸乙烯酯、1,3
‑
丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、丁二腈、己烷三腈中的至少一种其他添加剂；优选地，所述其他添加剂在高电压锂离子电池电解液中的质量百分比为
0.2
‑
13％...

【专利技术属性】
技术研发人员：付向天，朱学全，黄慧聪，邱阳，张晓宇，赵倩，
申请(专利权)人：杉杉新材料衢州有限公司，
类型：发明
国别省市：