一种非水电解液及锂离子电池制造技术

为克服现有技术中腈类化合物作为添加剂对锂离子电池循环充放电过程产生的体积膨胀及容量衰减改善不理想的问题，本发明专利技术提供了一种非水电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括化合物A，所述化合物A结构如下所示：其中m≥2，n≥1，相邻两个氧原子之间间隔2个碳原子。同时，本发明专利技术还提供了包括所述非水电解液的锂离子电池。本发明专利技术提供的非水水电解液，相比其他传统的腈类化合物，所述化合物A含有的腈类官能团数量较多，多腈官能团化合物A结构中的氰基具有富电子性与锂离子电池表面的缺电子钴离子络合，有效的抑制金属离子的溶出以及电解液的氧化分解，在正极形成有效的保护层，提升电池的高温循环性能及安全性能。池的高温循环性能及安全性能。

【技术实现步骤摘要】
一种非水电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具有涉及一种非水电解液及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高比能量、无记忆效应、循环寿命长等特点，被广泛应用于3C数码、电动工具、航天、储能、动力汽车等领域，因此对锂离子电池高电压以及高能量密度能提出了更高的要求。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。
[0003]但随着正极材料的限制电压不断提高，电池材料的克容量逐渐增加的同时，电池的高温性能恶化严重，长循环寿命无法保证，尤其高电压(＞4.5V)下经历长期循环充放电过程中，材料的体积会膨胀并导致严重裂纹，电解液中溶剂进入正极材料内部，破坏结构，最终造成严重容量衰减的问题。
[0004]正极材料表面覆盖有高强度的CEI层，正极中由体积变化引起的裂纹可以被抑制或可逆恢复，显著提高正极的循环寿命，但是如何形成一个稳定的CEI，以适应大容量的变化，是电解液领域的研究难题。传统的CEI中，富有机质的CEI与正极表面结合，不能承受正极大的体积变化，导致在锂离子脱嵌过程中发生断裂，正极与电解液之间发生持续的副反应，此外，富有机质的CEI在高电压易氧化，这进一步加速了容量的衰减，因此对正极迫切需要有效的保护，腈类化合物一直是一种有效的正极保护添加剂，但由于腈基官能团的限制，改善效果不理想。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中腈类化合物作为添加剂对锂离子电池循环充放电过程产生的体积膨胀及容量衰减改善不理想的问题，提供一种非水电解液及锂离子电池。
[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]一方面，本专利技术提供一种非水电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括化合物A，所述化合物A结构如下所示：
[0008][0009]其中m≥2，n≥1，相邻两个氧原子之间间隔2个碳原子。
[0010]可选的，所述6≥m≥2，6≥n≥1。
[0011]可选的，所述化合物A包括如下化合物中的一种或多种：
[0012][0013]可选的，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述化合物A的质量百分含量为0.5％～10％。
[0014]可选的，所述添加剂还包括磺酸酯化合物、氟碳酸酯及腈类化合物中的一种或多种。
[0015]可选的，所述磺酸酯化合物包括1,3
‑
丙烷磺内酯、1,3
‑
丙烯磺内酯、1,4
‑
丁烷磺内酯的一种或多种；所述氟碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯的一种或多种；所述腈类化合物包括二腈化合物和三腈化合物，所述二腈化合物包括丁二腈、戊二腈、已二腈、癸二腈、壬二腈、二氰基苯、吡啶
‑
3,4
‑
二腈、2,5
‑
二氰基吡啶、2,2,3,3
‑
四氟丁二腈、四氟对苯二腈、4
‑
四氢噻喃亚甲基丙二腈、反丁烯二腈、乙二醇双丙腈醚和1,4,5,6
‑
四氢
‑
5,6
‑
二氧
‑
2,3
‑
吡嗪二甲腈中的一种或多种；所述三腈化合物包括1,3,6
‑
己烷三腈、1,3,5
‑
环己烷三腈、1,3,5
‑
苯三氰、1,2,3
‑
丙三甲腈和甘油三腈中的一种或多种。
[0016]可选的，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述磺酸酯化合物的质量百分含量为0.5％～5％，所述腈类化合物的质量百分含量为1.5％～9％，所述烷基二腈化合物的质量百分含量为1％～6％，所述烷基三腈化合物的质量百分含量为0.5％～3％。
[0017]可选的，所述锂盐包括六氟磷酸盐，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)甲基锂和双氟亚胺磺酸锂中的一种或多种。
[0018]可选的，所述锂盐浓度为0.5M～1.5M。
[0019]另一方面，本专利技术提供一种锂离子电池，包括正极、负极以及所述的非水电解液，所述正极包括正极活性材料，所述负极包括负极活性材料，所述正极活性材料包括钴酸锂、锂镍锰钴三元材料、磷酸亚铁锂和锰酸锂中的一种或多种；所述负极活性材料包括石墨、中间相微碳球、硬碳、软碳、硅、硅
‑
碳复合物、Li
‑
Sn合金、Li
‑
Al合金、Li
‑
Sn
‑
O合金、Sn、SnO、SnO2和TiO2‑
Li4Ti5O12中的一种或多种。
[0020]本专利技术提供的非水电解液，包括化合物A，化合物A是一种多腈官能团化合物，相比其他传统的腈类化合物，本专利技术所述的化合物A含有的腈类官能团数量较多，多腈官能团化合物A结构中氰基具有富电子性与锂离子电池表面的缺电子钴离子进行络合，进而抑制正极金属离子溶出沉积到负极，有效的抑制金属离子的溶解以及电解液的进一步氧化分解，在正极形成有效的保护层，提升电池的高温循环性能及安全性能。
具体实施方式
[0021]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。
[0022]在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0023]本专利技术提供一种非水电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括化合物A，所述化合物A结构如下所示：
[0024][0025]其中m≥2，n≥1，相邻两个氧原子之间间隔2个碳原子。
[0026]所述化合物A是一种多腈官能团化合物，相比其他传统的腈类化合物，本专利技术所述的化合物A含有的腈类官能团数量较多，多腈官能团化合物A结构中
‑
C≡N(氰基)具有富电子性与锂离子电池表面的缺电子钴离子进行络合，进而抑制正极金属离子溶出沉积到负极，有效的抑制金属离子的溶解以及电解液的进一步氧化分解，在正极形成稳定有效的保护层，提升电池的高温循环性能及安全性能。
[0027]所述化合物A的合成方式为，在0℃下，将丙烯腈(12.8g)加入搅拌过的2％(w/v)氢氧化钠(5mL)和木糖醇(10.0g)溶液中，搅拌10分钟，得到混合物；将混合物在0℃下搅拌1小时，在室温下搅拌混合物12h，向混合物中加入二氯甲烷(75mL)，用水洗涤有机层1次(5mL)，用稀盐水洗涤2次(各5mL)；用MgSO4干燥混合物，取出通过旋转蒸发去除溶剂，用25mL无水乙醇处理油状残留物，通过旋转蒸发去除溶剂，重复加入溶剂2次，以去除多余的丙烯腈，然后通过旋转蒸发去除溶剂。
[0028][0029]在一些实施例中，所述6≥m≥2，2≥n≥1。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括化合物A，所述化合物A结构如下所示：其中m≥2，n≥1，相邻两个氧原子之间间隔2个碳原子。2.根据权利要求1所述的一种非水电解液，其特征在于，6≥m≥2，6≥n≥1。3.根据权利要求1所述的一种非水电解液，其特征在于，所述化合物A选自如下化合物中的一种或多种：中的一种或多种：
4.根据权利要求1所述的一种非水电解液，其特征在于，以所述非水电解液的总质量为100％计，所述化合物A的质量百分含量为0.5％～10％。5.根据权利要求1所述的一种非水电解液，其特征在于，所述添加剂还包括磺酸酯化合物、氟碳酸酯及腈类化合物中的一种或多种。6.根据权利要求5所述的一种非水电解液，其特征在于，所述磺酸酯化合物包括1,3
‑
丙烷磺内酯、1,3
‑
丙烯磺内酯、1,4
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丁烷磺内酯的一种或多种；所述氟碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯的一种或多种；所述腈类化合物包括二腈化合物和三腈化合物，所述二腈化合物包括丁二腈、戊二腈、已二腈、癸二腈、壬二腈、二氰基苯、吡啶
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3,4
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二腈、2,5
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二氰基吡啶、2,2,3,3
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四氟丁二腈、四氟对苯二腈、4
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四氢噻喃亚甲基丙二腈、反丁烯二腈、乙二醇双丙腈醚和1,4,5,6
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四氢
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5,6
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二氧
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【专利技术属性】
技术研发人员：刘孟，李枫，张昌明，
申请(专利权)人：惠州市豪鹏科技有限公司，
类型：发明
国别省市：