【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，特别是涉及一种电解液及锂离子电池。
技术介绍
1、近年来由于环境污染、能源危机等问题，世界各国都在大力发展新能源汽车。锂离子电池因其比容量高、无记忆效应、循环寿命长等优点而成功应用于3c电子产品、航空航天及信息技术等领域，但现有的锂离子电池体系不能满足电动汽车高能量密度及高安全性的要求。
2、目前提高锂离子电池能量密度的方法主要是使用高容量负极材料和高压正极材料。近年来，高压正极材料如licopo4、li2copo4f和lini0.5mn1.5o4及富锂正极材料xli2mno3·(1-x)limo2(m＝ni、co、mn)等的发展日新月异，但由1mol/l六氟磷酸锂(lipf6)溶解于碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸甲乙酯(emc)等碳酸酯溶剂中组成的传统商业电解液在电压大于4.3v(vs.li/li+)时易发生氧化分解反应，引发电池胀气，同时，电解液的氧化分解产物会破坏固体电解质界面膜，溶解正极材料并破坏活性材料，使锂离子电池的不可逆容量增大，导致电池循环性能变差。因此，研发与高压正极材料匹配的电解液体系尤为重要。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述问题，提供一种适用于高充电电压的电解液及锂离子电池；该电解液具有良好的抗氧化、耐高压、耐高温及安全特性，包含该电解液的锂离子电池在4.0v～5.5v的高充电电压下，能够有效抑制高温产气问题，具有良好的循环性能。
2、一种电解液，包括：电解液添加剂、锂盐类添加剂、负极
3、
4、在其中一个实施例中，当r4选自取代或者未被取代的c6～c12的芳香基时，r4的不饱和度为4-10；
5、或者，r4选自取代或者未被取代的c1～c12的烷基、取代或者未被取代的c1～c12的烷氧基、取代或者未被取代的c6～c12的硼烷基、取代或者未被取代的硼氧基、取代或者未被取代的硫氧基。
6、在其中一个实施例中，当r1、r2、r3、r4或r5中任意一个官能团上的至少一个h被取代时，取代基分别独立地选自c1～c12的烷基、芳香基、磺酰基、羟基、羰基以及硼酸基中的至少一种。
7、在其中一个实施例中，所述电解液添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1wt％～5wt％。
8、在其中一个实施例中，所述锂盐类添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1wt％～5wt％；所述锂盐类添加剂选自二氟磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂以及四氟硼酸锂中的至少一种。
9、在其中一个实施例中，所述负极成膜添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1wt％～3wt％；所述负极成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯以及4-甲基亚硫酸乙烯酯中的至少一种。
10、在其中一个实施例中，所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.8mol/l～2mol/l；所述锂盐选自六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三氟甲磺酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、(氟磺酰)三氟甲基磺酰亚胺锂、四氯铝酸锂以及六氟砷酸锂中的至少一种。
11、在其中一个实施例中，所述溶剂在所述电解液中的质量分数为70wt％～90wt％；所述溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、γ-丁内酯、二氧五环、四氢呋喃、二甲基三氟乙酰胺以及二甲基亚砜中的至少一种。
12、一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和如上所述的电解液。
13、在其中一个实施例中，所述正极包括正极活性材料，正极活性材料选自linixcoymnzl(1-x-y-z)o2、liampo4以及licobl(1-b)o2中的至少一种；
14、其中，l选自co、al、sr、mg、ti、ca、zr、zn、si、fe以及v中的至少一种；m选自fe、mn以及co中的至少一种；0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0.5≤a≤1，0≤b≤1。
15、在其中一个实施例中，所述负极包括负极活性材料，负极活性材料选自人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅基合金、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球以及钛酸锂中的至少一种。
16、在其中一个实施例中，所述隔膜的材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚氨酯、聚酯、芳纶以及天然纤维中的至少一种。
17、在其中一个实施例中，所述正极及/或负极还包括导电剂和粘结剂，所述导电剂选自导电炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管以及石墨烯中的至少一种，所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶乳液、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯腈以及聚丙烯酸酯中的至少一种。
18、本专利技术提供的电解液添加剂具有特殊的分子结构，一方面，电解液添加剂的homo能量远高于溶剂分子，氧化性更强，自身氧化分解能在不同正极材料表面生成低金属离子溶解度的磷酸盐钝化膜，减少电解液在电极界面的氧化分解，抑制电解液的色度变化；另一方面，电解液添加剂中r5所含的芳香环具有稳定的化学结构，能够增强界面膜的化学稳定性，并且，-o-si-可清除电解液中的f-，这两种不同功能的官能团协同作用，进一步提高了正极材料整体的界面稳定性。因此，通过将本专利技术所述的电解液添加剂与负极成膜添加剂配合，可以形成更稳定的sei膜并达到抑制产气作用，再和锂盐类添加剂协调作用降低阻抗，进一步改善产气问题，从而大大改善锂离子电池循环性能。
19、此外，本专利技术所述的电解液添加剂结构简单，易于实现，有效缩短了电解液配置时间和生产成本，并且，由本专利技术所述的电解液添加剂配制的电解液，在降低了电解液添加剂用量的同时，有效提高了抗氧化、耐高压、耐高温及安全特性，使电解液能够适用于4.0v～5.5v的高充电电压的锂离子电池中，有效抑制电池的高温产气问题，实现良好的循环性能。
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1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括：电解液添加剂、锂盐类添加剂、负极成膜添加剂、锂盐以及溶剂，其中，所述电解液添加剂选自如式(1)所示的化合物中的至少一种，在式(1)中，R1、R2、R3分别独立地选自C1～C12的烷基、C1～C12的烷氧基、C1～C12的烯基、C1～C12的烯氧基、C1～C12的炔基或C1～C12的炔氧基，R4选自C1～C12的烷基、C1～C12的烷氧基、C6～C12的芳香基、硅烷基、硅氧基、硼烷基、硼氧基或硫氧基，R5为C6～C12的芳香基，其中，R1、R2、R3、R4以及R5上的H可以是取代或者未被取代的，
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，当R4选自取代或者未被取代的C6～C12的芳香基时，R4的不饱和度为4-10；
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，当所述R1、R2、R3、R4或R5中任意一个官能团上的至少一个H被取代时，取代基分别独立地选自C1～C12的烷基、芳香基、磺酰基、羟基、羰基以及硼酸基中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液添加剂在所述电解液中的质量
5.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，所述锂盐类添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1wt％～5wt％；所述锂盐类添加剂选自二氟磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂以及四氟硼酸锂中的至少一种。
6.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，所述负极成膜添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1wt％～3wt％；所述负极成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯以及4-甲基亚硫酸乙烯酯中的至少一种。
7.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，所述锂盐在所述电解液中的浓度为0.8mol/L～2mol/L；所述锂盐选自六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三氟甲磺酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、(氟磺酰)三氟甲基磺酰亚胺锂、四氯铝酸锂以及六氟砷酸锂中的至少一种。
8.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，所述溶剂在所述电解液中的质量分数为70wt％～90wt％；所述溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、γ-丁内酯、二氧五环、四氢呋喃、二甲基三氟乙酰胺以及二甲基亚砜中的至少一种。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和如权利要求1～8任一项所述的电解液。
10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极包括正极活性材料，正极活性材料选自LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2、LiaMPO4以及LiCobL(1-b)O2中的至少一种；其中，
11.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料选自人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅基合金、软碳、硬碳、碳纤维、中间相碳微球以及钛酸锂中的至少一种。
12.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述隔膜的材质包括聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯腈、聚酰亚胺、聚氨酯、聚酯、芳纶以及天然纤维中的至少一种。
13.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极及/或负极还包括导电剂和粘结剂，所述导电剂选自导电炭黑、导电石墨、碳纤维、碳纳米管以及石墨烯中的至少一种，所述粘结剂选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶乳液、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯腈以及聚丙烯酸酯中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括：电解液添加剂、锂盐类添加剂、负极成膜添加剂、锂盐以及溶剂，其中，所述电解液添加剂选自如式(1)所示的化合物中的至少一种，在式(1)中，r1、r2、r3分别独立地选自c1～c12的烷基、c1～c12的烷氧基、c1～c12的烯基、c1～c12的烯氧基、c1～c12的炔基或c1～c12的炔氧基，r4选自c1～c12的烷基、c1～c12的烷氧基、c6～c12的芳香基、硅烷基、硅氧基、硼烷基、硼氧基或硫氧基，r5为c6～c12的芳香基，其中，r1、r2、r3、r4以及r5上的h可以是取代或者未被取代的，
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，当r4选自取代或者未被取代的c6～c12的芳香基时，r4的不饱和度为4-10；
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，当所述r1、r2、r3、r4或r5中任意一个官能团上的至少一个h被取代时，取代基分别独立地选自c1～c12的烷基、芳香基、磺酰基、羟基、羰基以及硼酸基中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1wt％～5wt％。
5.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，所述锂盐类添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1wt％～5wt％；所述锂盐类添加剂选自二氟磷酸锂、二氟二草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂以及四氟硼酸锂中的至少一种。
6.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，所述负极成膜添加剂在所述电解液中的质量分数为0.1wt％～3wt％；所述负极成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯以及4-甲基亚硫酸乙烯酯中的至少一种。
7.根据权利要求1或4所述的电解液，其特征在于，所述锂盐在所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗倩，李志，
申请(专利权)人：浙江凌骁能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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