【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于二次电池，具体涉及一种含芳香基异氰酸酯的非水电解液及锂离子电池。
技术介绍
1、锂离子电池由于工作电压高、能量密度高、循环寿命长和对环境友好等特点，被广泛应用于3c数码产品、电动汽车和军事航天等领域，更有望成为近年来兴起的电动车和混合动力车的能源，具有重要的商业价值。
2、电解液作为锂离子电池的重要组成部分，在电池正负极之间起着传输电荷的作用，对电池的容量发挥性能、循环性能和高低温性能起到至关重要的作用。目前锂离子电池电解液主要为六氟磷酸锂(lipf6)和有机溶剂、功能添加剂组成的体系。lipf6具有相对均衡的电化学性能，然而其受热易分解且易发生水解反应产生hf，破坏极片上的活性物质，导致电池容量衰减、消耗活性锂，降低电池使用寿命。电解液品质劣化一方面是由于锂盐分解导致hf含量过高。另一方面电解液中某些添加剂由于温度的影响容易造成电解液品质变差，导致电池性能劣化等。
3、为此，如何实现电解液品质稳定并提高电池电化学性能至关重要。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术的目的在于提供一种非水电解液，其品质和稳定性得到有效改善，进而有效提升锂离子电池的各项性能。
2、为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案。
3、一种非水电解液，包含电解质盐和溶剂；所述非水电解液还包含结构式1所示化合物中的至少一种：
4、
5、其中，r1、r2、r3、r4、r5独立地选自氢原子、氟原子、含氟基团、烷基、烯烃基、烷氧基
6、所述电解质盐包含lipf6；
7、所述结构式1所示化合物在所述非水电解液中的质量百分含量为0.1～0.3％。
8、在一些实施例中，所述结构式1所示化合物在所述非水电解液中的质量百分含量为0.1～0.2％。
9、在一些实施例中，所述烷基、烯烃基、烷氧基、芳香基的碳原子数目在8以内。
10、在一些实施例中，所述结构式1所示化合物包含以下化合物中的至少一种：2-氟-5-三氟甲基苯基异氰酸酯、异氰酸3，5-双(三氟甲基)苯酯、异氰酸-4-氟-3-(三氟甲基)苯酯、3-氟-5-(三氟甲基)苯基异氰酸酯和1-氟-2-异氰酸酯-3-(三氟甲基)苯。
11、在一些实施例中，所述非水电解液还包含添加剂；所述添加剂包括环状碳酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、磺酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物、腈类化合物和离子液体添加剂中的至少一种。
12、在一些优选的实施例中，所述添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。
13、更优选地，所述添加剂选自硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。
14、在一些实施例中，所述电解质盐包括libf4、liasf6、liclo4、libob、lidfob、lifsi、litfsi、lich3so3中的至少一种。
15、在一些实施例中，所述溶剂包括醚类溶剂、腈类溶剂、碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂和砜类溶剂中的至少一种；优选地，所述溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯中的至少一种。
16、本专利技术还提供了一种锂离子电池，包含正极、负极和隔膜以及如上所述的非水电解液。
17、本专利技术提供了一种非水电解液，所述非水电解液中同时含有如结构式1所示的芳香基异氰酸酯化合物和lipf6，通过在所述非水电解液中加入适量的如结构式1所示的芳香基异氰酸酯化合物，可以有效抑制非水电解液中lipf6的分解，减少电解液中hf的含量，避免lipf6分解造成电解液色度的改变。其作用机理在于结构式1所示化合物的芳香基与氟原子或含氟基团为强电负性，可以最大程度地吸收电解液中的氧自由基，从而避免lipf6在氧的催化作用下发生分解。进一步地，通过抑制lipf6的分解，结构式1所示的芳香基异氰酸酯化合物还可以减少强路易斯酸pf5的产生，从而避免由于pf5催化导致的磺酸酯类化合物或环状硫酸酯类化合物添加剂(包括dtd和mmds等)的分解带来的电解液hf超标，色度、浊度超标等电解液品质问题，进而提高含所述添加剂的电解液的保质期。本专利技术通过将适量的结构式1所示的芳香基异氰酸酯化合物和lipf6联合使用，可以有效提升电解液品质，从而提高含所述电解液的锂离子电池的循环性能、高温性能和电化学性能，改善电池使用寿命。
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1.一种非水电解液，包含电解质盐和溶剂，其特征在于，所述非水电解液还包含结构式1所示化合物中的至少一种：
2.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述结构式1所示化合物在所述非水电解液中的质量百分含量为0.1～0.2％。
3.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述烷基、烯烃基、烷氧基、芳香基的碳原子数目在8以内。
4.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述结构式1所示化合物包含以下化合物中的至少一种：2-氟-5-三氟甲基苯基异氰酸酯、异氰酸3，5-双(三氟甲基)苯酯、异氰酸-4-氟-3-(三氟甲基)苯酯、3-氟-5-(三氟甲基)苯基异氰酸酯和1-氟-2-异氰酸酯-3-(三氟甲基)苯。
5.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液还包含添加剂；所述添加剂包括环状碳酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、磺酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物、腈类化合物和离子液体添加剂中的至少一种。
6.如权利要求5所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丙烷磺酸内酯
7.如权利要求6所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂选自硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。
8.如权利要求1～7任一项所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐包括LiBF4、LiAsF6、LiClO4、LiBOB、LiDFOB、LiFSI、LiTFSI、LiCH3SO3中的至少一种。
9.如权利要求1～7任一项所述的非水电解液，其特征在于，所述溶剂包括醚类溶剂、腈类溶剂、碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂和砜类溶剂中的至少一种；优选地，所述溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸乙酯中的至少一种。
10.一种锂离子电池，包含正极、负极和隔膜，其特征在于，所述锂离子电池还包含权利要求1～9任一项所述的非水电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，包含电解质盐和溶剂，其特征在于，所述非水电解液还包含结构式1所示化合物中的至少一种：
2.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述结构式1所示化合物在所述非水电解液中的质量百分含量为0.1～0.2％。
3.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述烷基、烯烃基、烷氧基、芳香基的碳原子数目在8以内。
4.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述结构式1所示化合物包含以下化合物中的至少一种：2-氟-5-三氟甲基苯基异氰酸酯、异氰酸3，5-双(三氟甲基)苯酯、异氰酸-4-氟-3-(三氟甲基)苯酯、3-氟-5-(三氟甲基)苯基异氰酸酯和1-氟-2-异氰酸酯-3-(三氟甲基)苯。
5.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述非水电解液还包含添加剂；所述添加剂包括环状碳酸酯类化合物、环状硫酸酯类化合物、磺酸酯类化合物、磷酸酯类化合物、硼酸酯类化合物、腈类化合物和离子液体添加剂中的至少一种。
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【专利技术属性】
技术研发人员：周密，王希敏，韩凯强，
申请(专利权)人：诺莱特电池材料苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：
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