一种非水电解液及其锂离子电池制造技术

为克服现有锂离子电池高温循环性能降低的技术问题，本申请提供一种非水电解液及其锂离子电池，非水电解液包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为结构式a所示化合物，所述添加剂B为结构式b所示化合物，其中，在结构式a中，R1、R2各独立的选自H、F、C1～C20烷氧烃基、C1～C20烷烃基、至少一个氢原子被卤素取代的C1～C20烷烃基；R3、R4各独立的选自H、F、C1～C5烷烃基；n为0～5；在结构式b中，m1为3～5；m2为3～5；m3为3～5。本申请提供的电解液，能够提升电池的高温循环性能以及高温存储性能。电池的高温循环性能以及高温存储性能。

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液及其锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种非水电解液及其锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池是20世纪90年代出现的高能量电池，绿色环保、工作电压高、无记忆效应、寿命长、安全等优点，已广泛应用于军事和民用电器当中，如手机、笔记本电脑、播放器等，并在逐步向其他产品领域发展。同时用户对电池的使用时间及使用的环境温度也提出了越来越高的要求。
[0003]在锂离子电池中，高电压正极材料由于能量密度高、环境友好、循环寿命长等优点，被广泛的应用于手机、笔记本电脑等便携式电子设备以及电动车、大型储能装置中。电解液作为锂离子电池的重要组成部分，其性能的好坏在很大程度上影响锂离子电池的电化学性能，如循环性能，容量保持，高温存储和安全性能等。然而，锂离子电池在高温循环和存储的过程中，锂离子电池的电化学性能逐渐降低，而且电池还会发生气胀。这主要是因为锂离子电池在高温(45～60℃)环境下，电池经历长期循环充放电过程中，正极活性材料层会发生膨胀，严重时会导致严重裂纹，正极界面膜被破坏，电解液中的溶剂进入正极材料内部，破坏正极活性材料结构，电池高温循环性能降低问题。
[0004]因此，在锂离子电池高温循环过程中，寻求电解液中某种溶剂或添加剂能够在正极材料的表面发生反应形成良好而致密的保护膜，从而缓解电解液溶剂的分解，改善其高温循环性能。

技术实现思路

[0005]针对现有高电压锂离子电池高温循环性能降低的技术问题，本申请提供一种非水电解液及其锂离子电池。<br/>[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]本专利技术提供了一种非水电解液，包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为结构式a所示化合物，所述添加剂B为结构式b所示化合物，
[0008][0009]其中，在结构式a中，R1、R2各独立的选自H、F、C1～C20烷氧烃基、C1～C20烷烃基、至少一个氢原子被卤素取代的C1～C20烷烃基；
[0010]R3、R4各独立的选自H、F、C1～C5烷烃基；n为0～5；
[0011]在结构式b中，m1为3～5；m2为3～5；m3为3～5。
[0012]优选的，在结构式a中，R1、R2各独立的选自H、F、C1～C20烷氧烃基、C1～C20烷烃基、至少一个氢原子被F取代的C1～C20烷烃基。
[0013]优选的，在所述非水电解液中，所述添加剂A的质量含量为0.5％～10％。
[0014]优选的，在所述非水电解液中，所述添加剂B的质量含量为0.5％～10％。
[0015]优选的，所述电解质盐包括锂盐，所述锂盐含有氟元素或锂元素的化合物中的至少一种；
[0016]所述锂盐的浓度为0.5M～1.5M。
[0017]优选的，所述锂盐选自六氟磷酸盐，六氟砷酸盐、高氯酸盐、三氟磺酰锂、二氟(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂、双氟亚胺磺酸锂中至少一种；
[0018]所述锂盐的浓度为0.8M～1.3M。
[0019]优选的，所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、四氢呋喃中的至少两种。
[0020]优选的，所述添加剂还包括辅助添加剂，所述辅助添加剂包括磺酸酯类化合物、腈类化合物中的至少一种；
[0021]所述磺酸酯类化合物包括1,3
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丙磺酸内酯
[0022]所述腈类化合物包括丁二腈、己二腈、1,3,6乙烷腈中的至少一种；
[0023]以所述非水电解液的质量为100％计，所述磺酸酯类化合物的质量含量为0.5％～10％，所述腈类化合物的质量含量为0.5～10％。
[0024]另一方面，本申请提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片和上述所述的非水电解液。
[0025]优选的，所述正极片包括正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料含有钴元素化合物，所述正极活性材料层中钴元素的质量含量为P；
[0026]在所述电解液中，所述添加剂A中的氰基的质量含量和所述添加剂B中的氰基的质量含量总和为Q，
[0027]电池满足以下关系式：
[0028]0≤Q/P≤0.5。
[0029]有益效果：
[0030]本申请提供的非水电解液，添加剂A即结构式a所示化合物是一种多功能官能团腈类化合物，相比其他传统的腈类化合物而言，增加了噻吩官能团，噻吩是一种具有芳香性且仅略弱于苯。噻吩官能团中含有硫原子，硫原子中2对孤电子中的一对与2个双键共轭，形成离域Π键，可以优先于电解液中的非水有机溶剂被氧化，其氧化产物在正极电极表面发生电聚合，生成稳定的界面膜，有效隔离电解液和电极材料的直接接触；结构式a中含有的N原子基团，与H原子结合形成聚合物，可消除电解液中产生的HF和PF5，有助于生成优良的SEI界面膜，抑制了电解液在负极电极表面的持续分解，提高锂离子电池的高温性能；含有的羧酸酯基，这使得所述添加剂A具有较好的动力学性能和耐氧化性能，提高锂离子的迁移速率，结构式a所示化合物应用电解液中，有助于提高电池的高温循环性能和高温存储性能。
电解液中添加剂B是一种含P的多腈化合物，能够有效地在正极被氧化，形成优异的界面保护膜，阻隔电解液进入正极材料。添加剂A和添加剂B协同，于正极界面氧化反应生成结构稳定的界面膜(CEI膜)，有效隔离电解液和正极材料的接触，提高电池的高温循环性能和高温存储性能。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]本专利技术实施例提供了一种非水电解液，包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为结构式a所示化合物，所述添加剂B为结构式b所示化合物，
[0033][0034]其中，在结构式a中，R1、R2各独立的选自H、F、C1～C20烷氧烃基、C1～C20烷烃基、至少一个氢原子被卤素取代的C1～C20烷烃基；
[0035]R3、R4各独立的选自H、F、C1～C5烷烃基；n为0～5；
[0036]在结构式b中，m1为3～5；m2为3～5；m3为3～5。
[0037]具体的，C1～C20烷烃基即为碳原子数为1～20的烷基，如可以是碳原子数为1～20的链烃基或环烃基，链烃基包括支链烃基或直链烃基，环烃基上可以有取代基，也可以不含有取代基，取代基是烷基。可以列举的烃基出甲基、乙基、正丙基、异丙基、环丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、环丁基、正戊基、异戊基、叔戊基、新戊基、环戊基、二甲基丁基、1
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乙基丙基、1
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甲基丁基、2
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其特征在于，包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为结构式a所示化合物，所述添加剂B为结构式b所示化合物，其中，在结构式a中，R1、R2各独立的选自H、F、C1～C20烷氧烃基、C1～C20烷烃基、至少一个氢原子被卤素取代的C1～C20烷烃基；R3、R4各独立的选自H、F、C1～C5烷烃基；n为0～5；在结构式b中，m1为3～5；m2为3～5；m3为3～5。2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，在结构式a中，R1、R2各独立的选自H、F、C1～C20烷氧烃基、C1～C20烷烃基、至少一个氢原子被F取代的C1～C20烷烃基。3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，在所述非水电解液中，所述添加剂A的质量含量为0.5％～10％。4.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，在所述非水电解液中，所述添加剂B的质量含量为0.5％～10％。5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐包括锂盐，所述锂盐含有氟元素或锂元素的化合物中的至少一种；所述锂盐的浓度为0.5M～1.5M。6.根据权利要求5所述的非水电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸盐，六氟砷酸盐、高氯酸盐、三氟磺酰锂、二氟(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖资龙，彭昌志，蒋珊，张昌明，胡大林，
申请(专利权)人：广东省豪鹏新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：