一种锂二次电池电解液及含有该电解液的电池制造技术

本发明专利技术涉及锂二次电池领域，更具体地，本发明专利技术涉及一种锂二次电池电解液以及包含该电解液的锂二次电池。所述电解液由电解质锂盐、氟烷基磺酰亚胺锂、氢氟醚、非水有机溶剂和添加剂组成。所述锂二次电池由正极片、负极片、隔膜以及电解液组成。

【技术实现步骤摘要】
—种锂二次电池电解液及含有该电解液的电池
本专利技术涉及锂二次电池领域，更具体地，本专利技术涉及一种锂二次电池电解液以及包含该电解液的锂二次电池。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、比能量密度大、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应以及环境污染小等优点，已经广泛应用于电子消费品市场，也是未来电动车辆和各种电动工具的理想动力源。锂二次电池通常采用石墨、钛酸锂或者硅合金等材料作为负极活性物质，LiCoO2,LiFePO4, LiMn2O4和LiCoxNiyMnzO2三元材料等作为正极活性物质，正、负极之间使用聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)或者它们的复合物作为隔膜，另外锂二次电池中需要灌注电解液，以起到正负极之间传输离子的作用。电解液和电极材料，以及电解液和隔膜之间均存在液/固的界面。目前，液态锂二次电池电解液普遍使用环状碳酸酯和链状碳酸酯混合溶剂，其中环状碳酸酯粘度偏高，表面张力相对较大，以致锂二次电池在注液的过程中，倾倒性不太好，尤其是在温度较低或者电极片的压实密度比较高的时候，电解液对电极材料和隔膜的浸润性变差，这样会导致电极材料与电解液的接触电阻偏大，同时会影响正负极材料的利用率，不利于电池容量的发挥，以及不利于电极表面钝化膜的形成，从而损害电池的循环寿命。针对这一问题，业界或者学术研究主要选择在电解液中添加合适的表面活性剂，通过降低电解液的表面张力以改善电解液的浸润性，例如氟醚(CN 102956919A)、氟碳表面活性剂(CN 102456922A)、聚氧乙烯醚和有机硅烷化合物(CN 102544582A)等。
技术实现思路
鉴于
技术介绍
所存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高容量锂二次电池电解液以及含该电解液的锂二次电池，该电解液具有较低的表面张力，使高容量锂二次电池具有优越的循环和高温储存性能。为了实现上述方面，本专利技术所提供的一种高容量锂二次电池电解液，其由电解质锂盐、氟烷基磺酰亚胺锂、氢氟醚、非水有机溶剂和添加剂组成。本专利技术所述的电解质锂盐为具有如下结构锂盐的一种或一种以上组合物:LiBF4、LiPF6' LiAsF6' LiClO4' LiSO3CF3' LiB (C2O4) 2、LiBF2C2O4' LiN (SO2CF3) 2、LiN (SO2F) 2。本专利技术所述的氟烷基磺酰亚胺锂的结构式为LiN [ (R1SO2) (R2SO2)]，其中R1、R2 = F、CF3> C2F5, C3F7, C4F9, C6F13、C8F17, CF3CH2O, (CF3)2CH0、HCF20CF2CF2CF2, R1 和 R2 基团的碳原子数总和不小于4。优选地，氟烷基磺酰亚胺锂的结构为LiN[(FS02) (C4F9SO2)],LiN [ (FSO2) (C6F13SO2)、LiN [ (FSO2) (C8F17SO2) ]、LiN [ (FSO2) (HCF20CF2CF2CF2S02)]、LiN[ (CF3SO2) (C4F9SO2) ]、LiN [ (CF3SO2) (C6F13SO2) ]、LiN [ (CF3SO2) (C8F17SO2) ]、LiN [(CF3SO2)(HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN [ (C2F5SO2) (C2F5SO2) ]、LiN [ (C2F5SO2) (C4F9SO2) ]、LiN [ (C2F5SO2)(C6F13SO2) ]、LiN [ (C2F5SO2) (C8F17SO2) ]、LiN [ (C2F5SO2) (HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN [ (C4F9SO2)(C4F9SO2) ]、LiN [ (C4F9SO2) (C6F13SO2) ]、LiN [ (C4F9SO2) (C8F17SO2) ]、LiN [ (C4F9SO2)(HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN [ (C6F13SO2) (C6F13SO2) ]、LiN [ (C6F13SO2) (C8F17SO2)]、LiN[ (C6F13SO2) (HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN[ (C8F17SO2) (C8F17SO2) ]、LiN[ (C8F17SO2)(HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN[ (HCF20CF2CF2CF2S02) (HCF20CF2CF2CF2S02)]。本专利技术所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、Y-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯中的一种或几种。本专利技术所述添加剂为碳酸亚乙烯酯，碳酸乙烯亚乙酯，氟代碳酸乙烯酯，I, 3-丙磺酸内酯，1，4-丁磺酸内酯，硫酸乙烯酯，硫酸丙烯酯，亚硫酸乙烯酯和亚硫酸丙烯酯中的一种或几种。本专利技术所述的氢氟醚的结构通式为R3-O-R4，其中R3、R4是碳原子数为I~10的烷基或者含氟烷基，R3和R4相同或者不相同，且至少有一个取代基为氟代烷基。优选地 R3、R4 为 CH3、C2H5、C3H7、C4H9、CF3、CF3CH2、CF2HCH2、CF3CF2、CF2HCF2CH2、CF3CFHCF2、CF3CF2CH2, CF3CF2CF2, HCF2CF2CF2CH2、CF2HCF2CF2CF2、(CH2F)2CH, (CF3) 3C、CF3(CF2CF2)2CF2,HCF2CF2OCH2CH2CH2t5优选地，所述电解质锂盐在电解液中的浓度为0.5~2 mol/L。优选地，所述氟烷基磺酰亚胺锂在电解液中的浓度为0.01 mol/L~I mol/L。优选地，所述氢氟醚在电解液中的质量百分含量为0.05%~15%。优选地，所述添加剂在电解液中的质量百分含量为0.1%~5%。在更进一步地优选实施方案中，所述电解质锂盐在电解液中的浓度为0.7~1.2mol/L;所述氟烷基磺酰亚胺锂在电解液中的浓度为0.05 mol/L~0.2 mol/L ;所述电解质锂盐和氟烷基磺酰亚胺锂的摩尔比为10:1~2:1 ;更优选为6:1~3:1 ;所述氢氟醚在电解液中的质量百分含量为0.1%~5%，更优选为为1%~3% ;所述添加剂在电解液中的质量百分含量为0.5%~2%。本专利技术的另一个目的是提供一种锂二次电池，该电池含有上述的锂二次电池电解液。本专利技术所提供的高容量锂二次电池由正极片、负极片、隔膜以及电解液组成。本专利技术中使用的正极片和负极片包含活性材料、导电剂、集流体、将所述活性材料和导电剂与所述集流体结合的结合剂。正极包括能够可逆地嵌入/脱嵌锂离子的正极活性材料，正极活性材料优选为锂的复合金属氧化物，金属氧化物包括镍、钴、锰元素及其任何比例组合的氧化物。正极活性材料还进一步包括化学元素中的一种或者若干种，所述化学元素包括有Mg、Al、T1、Sn、V、Ge、Ga、B、Zr、Cr、Fe、Sr和稀土元素。正极活性材料还进一步包括聚阴离子锂化合物LiMx(PO4)y (M 为 N1、Co、Mn、Fe、Ti, V,O ^ x < 5，0 < y < 5)。负极包括能够接受或释放锂离子的负极活性材料，所述负极活性材料包括锂金属、锂合金、结晶碳、无定型碳、碳纤维、硬碳、软本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂二次电池电解液，其特征在于，其由电解质锂盐、氟烷基磺酰亚胺锂、氢氟醚、非水有机溶剂和添加剂组成；所述的电解质锂盐为具有如下结构锂盐的一种或一种以上组合物：LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiClO4、LiSO3CF3、LiB(C2O4)2、LiBF2C2O4、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2F)2。

【技术特征摘要】
1.一种锂二次电池电解液，其特征在于，其由电解质锂盐、氟烷基磺酰亚胺锂、氢氟醚、非水有机溶剂和添加剂组成；所述的电解质锂盐为具有如下结构锂盐的一种或一种以上组合物:LiBF4、LiPF6, LiAsF6, LiClO4' LiSO3CF3' LiB (C2O4) 2、LiBF2C2O4' LiN(SO2CF3)2'LiN(SO2F)202.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的氟烷基磺酰亚胺锂的结构式为LiNt(R1SO2) (R2SO2)]，其中 Rp R2 = F、CF3> C2F5, C3F7, C4F9, C6F13、C8F17, CF3CH2O, (CF3)2CHO,HCF20CF2CF2CF2, R1和R2基团的碳原子数总和不小于4。3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述的氟烷基磺酰亚胺锂的结构为 LiN [ (FSO2) (C4F9SO2) ]、LiN [ (FSO2) (C6F13SO2)、LiN [ (FSO2) (C8F17SO2) ]、LiN [ (FSO2)(HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN [ (CF3SO2) (C4F9SO2) ]、LiN [ (CF3SO2) (C6F13SO2) ]、LiN [ (CF3SO2)(C8F17SO2) ]、LiN [ (CF3SO2) (HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN [ (C2F5SO2) (C2F5SO2) ]、LiN [ (C2F5SO2)(C4F9SO2) ]、LiN [ (C2F5SO2) (C6F13SO2) ]、LiN [ (C2F5SO2) (C8F17SO2) ]、LiN [ (C2F5SO2)(HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN [ (C4F9SO2) (C4F9SO2) ]、LiN [ (C4F9SO2) (C6F13SO2) ]、LiN [ (C4F9SO2)(C8F17SO2) ]、LiN[ (C4F9SO2) (HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN [ (C6F13SO2) (C6F13SO2)]、LiN[ (C6F13SO2) (C8F17SO2) ]、LiN[ (C6F13SO2) (HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN[ (C8F17SO2)(C8F17SO2) ]、LiN[ (C8F17SO2) (HCF20CF2CF2CF2S02) ]、LiN [ (HCF20CF...

【专利技术属性】
技术研发人员：仰永军，韩鸿波，
申请(专利权)人：东莞市凯欣电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44