一种锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池，所述电解液包含主锂盐

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电解液领域，特别涉及一种抑制锂离子电池长周期存储产气和
DCIR
内阻增长的电解液及锂离子电池
。

技术介绍

[0002]随着锂离子二次电池的不断发展，对电解液的耐高电压耐高温性能提出了更高的要求
。
目前，实现电解液耐高电压耐高温的方法主要有两种：
1)
提升溶剂的耐氧化性；
2)
使用高温稳定的正极作用添加剂，其可优先于溶剂发生氧化反应，在正极表面形成钝化膜，抑制过渡金属离子的溶出，阻止电解液与电极发生反应
。
[0003]专利
JP2014063733A
公开了
2,4,6
‑
三
(
烯丙氧基
)
‑
1,3,5
‑
三嗪作为添加剂应用时，可提高锂电池高电压下的高温循环性能
。
专利
KR1020150032138A
公开了三嗪类添加剂和双
(
草酸锂
)
硼酸锂的联用添加剂，专利
KR1020150032139A
公开了三嗪类添加剂和二氟双
(
草酸酯
)
磷酸锂的联用添加剂，专利
KR1020150032140A
公开了三嗪类添加剂和二氟磷酸锂的联用添加剂，其三种联用添加剂均能抑制锂电池高电压下高温存储产气
。
由此，三嗪类添加剂是一种性能良好的耐高电压耐高温型添加剂，用于锂离子电池电解液中，可提升锂离子电池的高温循环性能和高温存储性能
。
[0004]然而，本专利技术经研究发现，上述三嗪类添加剂在电池存储初期确实可以抑制高电压存储产气，但在长周期下
(≥28
天
)
产气急剧增加，影响电池的电化学性能和安全性能
。
而研究人员在进行高温存储性能测试时，通常仅考察7天～
28
天，不会进行长周期下高温存储性能的测试，故并未发现其长周期下高温存储产气的缺陷
。
同时，三嗪类添加剂在负极的成膜阻抗较高，影响电池的低温和功率性能
。
[0005]基于电池长周期存储的需要和电池综合性能的要求，需要开发一种长周期下抑制高温存储产气，同时保证电池高低温性能的电解液组合物或电解液配方
。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提出一种抑制长周期电池存储产气，保证高电压循环性能，明显提升电池高低温性能的锂离子电池电解液
。
[0007]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0008]一种锂离子电池电解液，包含主锂盐
、
有机溶剂，所述电解液还包括：
[0009]第一添加剂，所述第一添加剂为下式
(A)
所示结构的三嗪类化合物：
[0010][0011]式中，
R1、R2、R3独立地选自
C1
‑
C6
烷基
、C1
‑
C6
氟代烷基
、C3
‑
C6
环烷基
、C2
‑
C6
烯基
、C2
‑
C6
炔基或氰基烷基；
[0012]第二添加剂，所述第二添加剂为下式
(B)
所示结构的二氟磷酸基氟硼酸锂或二氟磷酸基氟磷酸锂：
[0013][0014]式中，
M
为硼或磷；当
M
为硼时，
x
选自
1、2、3
或4，
y
选自
0、1、2
或3，且
x+y
＝4；当
M
为磷时，
x
选自
1、2、3、4、5
或6，
y
选自
0、1、2、3、4
或5，且
x+y
＝6；
[0015]所述第一添加剂占电解液总质量的
0.01
～
5.0wt
％；
[0016]所述第二添加剂占电解液总质量的
0.01
～
10.0wt
％
。
[0017]作为优选，式
(A)
中，
R1、R2、R3独立地选自
C1
‑
C3
烷基
、C1
‑
C3
氟代烷基
、C3
‑
C5
环烷基
、C2
‑
C3
烯基
、C2
‑
C3
炔基或氰基烷基
。
[0018]更为优选地，
[0019]所述第一添加剂选自下式结构中的至少一种：
[0020][0021]所述第二添加剂选自下式结构中的至少一种：
[0022][0023]经本专利技术研究发现，第一添加剂单独使用时，成膜致密性较差，在
60℃
长周期存储
(≥28d)
下热稳定性下降，存储
28d
后产气急剧增加
。
第二添加剂单独使用时，会使得电解液酸度增加，导致电池长周期存储中正极界面稳定性变差
。
由此，本专利技术的第一添加剂和第二添加剂单独使用时，长周期高温存储稳定性均较差
。
然而，本专利技术通过第一添加剂和第二添加剂的联用，使得第一添加剂在电池充放电过程中发生电化学分解时，在正极表面和负极表面沉积含
‑
C
‑
N
＝
C
‑
键的组分
(
经
XPS
检测电池化成后的
CEI
和
SEI
膜组分获知
)
，该组分有利于抑制溶剂和锂盐在正负极界面的分解反应，提升电池的循环性能；第二添加剂可在正极表面形成含
P
或含
B
的无机组分修饰第一添加剂在表面沉积的含
N
有机组分，最终形成无机
‑
有机复合的界面膜，该复合界面膜稳定性高
、
成膜阻抗低，能有效减少界面副反应的发生，提升电池的高温循环性能和低温性能
。
同时，第一添加剂可以有效抑制电解液中的酸度增长，减少高电压过渡金属离子溶出，提升正极界面稳定性从而提升电池的高温存储性能
。
[0024]本专利技术第一添加剂添加量的不同，会对应用效果造成不同的影响
。
当第一添加剂的含量较少时
(
如＜
0.01wt
％
)
，其对所述电解液循环稳定性的改善效果不明显，对减少<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锂离子电池电解液，包含主锂盐
、
有机溶剂，其特征在于：所述电解液还包括：第一添加剂，所述第一添加剂为下式
(A)
所示结构的三嗪类化合物：式中，
R1、R2、R3独立地选自
C1
‑
C6
烷基
、C1
‑
C6
氟代烷基
、C3
‑
C6
环烷基
、C2
‑
C6
烯基
、C2
‑
C6
炔基或氰基烷基；第二添加剂，所述第二添加剂为下式
(B)
所示结构的二氟磷酸基氟硼酸锂或二氟磷酸基氟磷酸锂：式中，
M
为硼或磷；当
M
为硼时，
x
选自
1、2、3
或4，
y
选自
0、1、2
或3，且
x+y
＝4；当
M
为磷时，
x
选自
1、2、3、4、5
或6，
y
选自
0、1、2、3、4
或5，且
x+y
＝6；所述第一添加剂占电解液总质量的
0.01
～
5.0wt
％；所述第二添加剂占电解液总质量的
0.01
～
10.0wt
％
。2.
根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于：式
(A)
中，
R1、R2、R3独立地选自
C1
‑
C3
烷基
、C1
‑
C3
氟代烷基
、C3
‑
C5
环烷基
、C2
‑
C3
烯基
、C2
‑
C3
炔基或氰基烷基
。3.
根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述第一添加剂选自下式结构中的至少一种：
所述第二添加剂选自下式结构中的至少一种：
4.
根据权利要求1‑3任一所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液还包括第三添加剂，所述第三添加剂为腈类添加剂，所述腈类添加剂选自丁二腈
、
己二腈
、
甲基戊二腈
、
乙二醇双丙腈醚
、
反式丁烯二腈
、
己
‑2‑
烯二腈
、
二
(2
‑
氰乙基
)
砜
、1,3,6
‑
己烷三甲腈
、1,3,5
‑
戊三甲腈
、1,2,3
‑
三
(2
‑
氰乙氧基
)
丙烷
、
硫酸二
(
氰乙基
)
酯
、
磷酸三
(
氰乙基
)
酯或硼酸三
(
氰乙基
)
酯中的至少一种；所述第三添加剂的用量占电解液总质量的
1.0
～
10.0wt
％
。5.
根据权利要求4所述的锂离子电池电解液，其特征在于：所述第一添加剂占电解液总质量的
0.1
～
1.0wt
％；所述第二添加剂占电解液总质量的
0.1
～
3....

【专利技术属性】
技术研发人员：马国强，江依义，宋半夏，李南，沈旻，
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：