【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池,尤其涉及一种高电压电解液及锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池因其高能量密度、高工作电压、无记忆效应、环境友好等优点被广泛应用于3c消费、电动汽车和大规模储能系统等领域。这些应用场景对锂离子电池的性能，尤其是低温放电性能、循环性能及高能量密度提出了日益严格的要求。
2、为了提高锂离子电池能量密度，提高正极活性材料充电截止电压是一种有效的解决方案，但是，随着正极材料充电电压的不断提高，如达到4.4v时非水电解液溶剂在正极材料表面的氧化反应加剧比较严重，导致锂离子电池内阻增大等问题，恶化循环性能；另外，随着正极材料中过渡金属离子的溶出，在正极侧加剧非水电解液溶剂的氧化，在负极侧还原沉积破坏sei膜，恶化电池性能。
3、近年来行业内做了很多相关研究以改善锂离子电池的各项性能，如中国专利文件cn108288728a公开报道了使用含噻吩及硼酸双功能官能团组成作为适配硅碳材料的电解液添加剂，可提高锂离子电池于4.2v下的常温循环性能，然而该添加剂并不能提高锂离子电池于4.4v下的高温循环性能和低温放电性能。
4、因此，亟需一种高电压电解液及锂离子电池，以解决现有技术问题的不足。
技术实现思路
1、鉴于上述问题，本专利技术的目的是提供一种高电压电解液及锂离子电池，该高电压电解液能够显著提高锂离子电池的常温循环性能、高温循环性能、高温存储性能及低温放电性能。
2、为实现以上目的，本专利技术第一方面提供了一种高电压电解液，包
3、
4、其中r1～r2各自独立地选自氢、卤素、取代或未取代的c1～c6烷基、取代或未取代的c2～c6不饱和烃基，m、n各自独立地选自0或者1。
5、与现有技术相比，本专利技术的高电压电解液采用结构式1和结构式2所示的化合物作为添加剂，结构式1和结构式2将噻吩和硼酸频哪醇酯相结合，其中硼酸频哪醇酯可以在界面形成稳定且低阻抗的界面膜，而噻吩的良好导电性使得该界面膜的阻抗进一步降低，这使得该界面膜具有良好的传导锂离子通道，利于改善锂离子电池的循环性能及低温放电性能；此外，硫元素可以增加界面膜的柔韧性，硼、氧等元素可丰富电极/电解液的界面膜组分，从而改善界面膜的结构稳定性以提高锂离子电池的高温存储性能，故将本专利技术的高电压电解液应用于锂离子电池中，可显著提高锂离子电池的常温循环性能、高温循环性能、高温存储性能及低温放电性能。
6、进一步地，本专利技术的c1～c6烷基表示碳原子数为1～6的烷基，烷基可为链状烷基，也可以为环烷基，具体地，c1～c6烷基可为但不限于甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、环戊基或环己基；c2～c6不饱和烃基表示碳原子数为1～6的不饱和烃基，可以是环状烯基、苯基，也可以是链状烯基、链状炔基，具体地，c2～c6不饱和烃基可为但不限于乙烯基、丙烯基等。具体地,取代的c1～c6烷基及取代的c2～c6不饱和烃基指的是这些烷基或不饱和烃基中的一个或多个氢原子被其他原子或基团(称为取代基)所取代，取代基可为卤素(如氟、氯、溴、碘)、羟基、氨基、硝基、烷氧基或芳基；例如，甲基可以被氯原子取代形成氯甲基(ch2cl)或者被一个羟基取代形成羟甲基(ch2oh)。未取代的c1～c6烷基则是指这些烷基中没有任何氢原子被其他原子或基团取代。
7、进一步地，本专利技术的r1～r2各自独立地选自氢、未取代的c1～c6烷基或未取代的c2～c6不饱和烃基，通过引入烷基侧链结构以增加界面的柔韧性，从而可进一步改善界面膜的结构稳定性。
8、进一步地，本专利技术的m、n皆选自1。
9、进一步地，本专利技术的添加剂选自化合物i～化合物v中的至少一种：
10、
11、进一步地，本专利技术的添加剂的质量占高电压电解液总质量的0.1～5％。具体地，添加剂的质量占高电压电解液总质量的0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、2.8％、3％、3.4％、4％、4.4％、4.8％、5％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，本专利技术的添加剂的质量占高电压电解液总质量的0.5～3％。
12、进一步地，本专利技术的锂盐的质量占高电压电解液总质量的5～25％。具体地，锂盐的质量占高电压电解液总质量的5％、7％、8％、10％、12％、14％、16％、18％、20％、22％、23％、24％、25％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，本专利技术的锂盐的质量占高电压电解液总质量的5～15％。
13、进一步地，本专利技术的锂盐选自六氟磷酸锂(lipf6)、高氯酸锂(liclo4)、四氟硼酸锂(libf4)、甲基磺酸锂(lich3so3)、三氟甲基磺酸锂(licf3so3)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(lin(cf3so2)2)、二草酸硼酸锂(c4blio8)、二氟草酸硼酸锂(c2bf2lio4)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、二氟双草酸磷酸锂(lidfbp)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)中的至少一种。
14、进一步地，本专利技术的有机溶剂选自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)、乙酸丁酯(n-ba)、γ-丁内酯(γ-bt)、丙酸丙酯(n-pp)、丙酸乙酯(ep)和丁酸乙酯(eb)中的至少一种。
15、进一步地，本专利技术的高电压电解液还包括助剂，助剂选自碳酸亚乙烯酯(vc)、亚乙烯基碳酸乙烯酯(vec)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、亚硫酸乙烯酯(es)、1,3丙磺酸内酯(ps)和硫酸乙烯酯(dtd)中的至少一种。助剂的加入有利于形成sei膜，以提高锂离子电池的各项电化学性能。
16、为实现以上目的，本专利技术第二方面提供了一种锂离子电池，包括正极和负极，还包括上述提及的高电压电解液，且最高充电电压为4.4v。该锂离子电池采用上述的高电压电解液，在最高充电电压为4.4v时，仍能实现较好的常温循环性能、高温循环性能、高温存储性能及低温放电性能。
17、进一步地，本专利技术的正极包括正极活性材料，正极活性材料由镍钴锰氧化物材料制成，镍钴锰氧化物材料为linixcoymn(1-x-y)mzo2，其中0.6≤x<0.9，x+y<1，0≤z<0.08，m为al、mg、zr和ti中的至少一种；负极包括负极活性材料，负极活性材料为碳负极材料或硅负极材料或硅碳负极材料。更具体地，正极为lini0.6co0.2mn0.2zr0.03o2，但不以此为限。
18、进一步地，本专利技术的正极和/或负极还包括固态电解质，固态电解质选自钙铁矿型、反钙铁矿型、石榴石型、nasicon型、lisicon型中的至少一种。于正极和/或负极中掺入固态电解质，利用固态电解质与正极活性材料或负极活性材料之间粒径的合理搭配，减少正极片和/或负极片中的闭孔，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高电压电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括结构式1和结构式2中的至少一种：
2.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，R11～R2各自独立地选自氢、未取代的C1～C6烷基或未取代的C2～C6不饱和烃基。
3.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述添加剂选自化合物I～化合物V中的至少一种：
4.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述添加剂的质量占所述高电压电解液总质量的0.1～5％。
5.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。
6.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸丁酯、γ-丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯和丁酸乙酯中的至少一种。
7.如权利要求1所述的高电压电
8.一种锂离子电池，包括正极和负极，其特征在于，还包括如权利要求1～7任一项所述的高电压电解液，且最高充电电压为4.4V。
9.如权利要求8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，所述正极活性材料由镍钴锰氧化物材料制成，所述镍钴锰氧化物材料为LiNixCoyMn(1-x-y)MzO2，其中0.6≤x<0.9，x+y<1，0≤z<0.08，M为Al、Mg、Zr和Ti中的至少一种；所述负极包括负极活性材料，所述负极活性材料为碳负极材料或硅负极材料或硅碳负极材料。
10.如权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极和/或所述负极还包括固态电解质，所述固态电解质选自钙铁矿型、反钙铁矿型、石榴石型、NASICON型、LISICON型中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种高电压电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括结构式1和结构式2中的至少一种：
2.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，r11～r2各自独立地选自氢、未取代的c1～c6烷基或未取代的c2～c6不饱和烃基。
3.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述添加剂选自化合物i～化合物v中的至少一种：
4.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述添加剂的质量占所述高电压电解液总质量的0.1～5％。
5.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、甲基磺酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。
6.如权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸丁酯、γ-丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯和丁酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨乐文，毛冲，王霹霹，杨富杰，张彩霞，谢金鑫，戴晓兵，
申请(专利权)人：珠海市赛纬电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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