电解液以及包含该电解液的锂离子电池的制作方法_2

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烃基、碳原子数为 6~18的芳基被氰基取代时,氰基的取代个数及其取代位置并没有特别的限制,可根据实 际需求对上述烷烃基、不饱和烃基、芳基上的氢原子进行取代。特别的,氰基的个数可为1 个、2个、3个或4个。
[0041] 当碳原子数为1~20的烷烃基、碳原子数为2~20的不饱和烃基、碳原子数为 6~18的芳基被羧基取代时,羧基的取代个数及其取代位置并没有特别的限制,可根据实 际需求对上述烷烃基、不饱和烃基、芳基上的氢原子进行取代。特别的,羧基的个数可为1 个、2个、3个或4个。
[0042] 当碳原子数为1~20的烷烃基、碳原子数为2~20的不饱和烃基、碳原子数为 6~18的芳基被磺酸基取代时,磺酸基的取代个数及其取代位置并没有特别的限制,可根 据实际需求对上述烷烃基、不饱和烃基、芳基上的氢原子进行取代。特别的,磺酸基的个数 可为1个、2个、3个或4个。
[0043] 碳原子数为1~20的烷烃基、碳原子数为2~20的不饱和烃基、碳原子数为6~ 18的芳基被卤原子、硝基、氰基、羧基、磺酸基中的至少一种取代形成基团。
[0044] 在优选的实施方式中,Rn、R12、R21、R22、R 23、R24、R31、R32、R33、R 34、R35、R36各自独立地 为选自氢原子、碳原子数为1~10的烷烃基、碳原子数为2~10的不饱和烃基、碳原子数 为6~14的芳基、在上述碳原子数为1~10的烷烃基、碳原子数为2~10的不饱和烃基 中含有氧原子的基团、以及上述碳原子数为1~10的烷烃基、碳原子数为2~10的不饱和 烃基、碳原子数为6~14的芳基被卤原子、硝基、氰基、羧基、磺酸基取代所形成的基团中的 一种,其中,卤原子为F、Cl、Br。
[0045] 在进一步优选的实施方式中,Rn、R12、R21、R22、R 23、R24、R31、R32、R33、R 34、R35、R36各自 独立地为选自氢原子、碳原子数为I~5的烷烃基、碳原子数为2~5的不饱和烃基、碳原 子数为6~9的芳基、碳原子数为10~14的稠环芳烃基、在上述碳原子数为1~5的烷烃 基、碳原子数为2~5的不饱和烃基中含有氧原子的基团、以及上述碳原子数为1~5的烷 烃基、碳原子数为2~5的不饱和烃基、碳原子数为6~9的芳基被卤原子、硝基、氰基、羧 基、磺酸基取代所形成的基团中的一种,其中,卤原子为F、Cl、Br。
[0046] 在更进一步的优选实施方式中,Rn、R12、R21、R22、R 23、R24、R31、R32、R33、R 34、R35、R36各 自独立地为选自氢原子、碳原子数为I~5的烷烃基、碳原子数为2~5的不饱和烃基、苯 基、碳原子数为7~9的苯烷基、碳原子数为1~5的烷氧基、碳原子数为2~5的脂肪醚 基、碳原子数为2~5的不饱和烷氧基、碳原子数为2~5的不饱和醚基中的一种。
[0047] 作为式I、式II、式III所示的化合物的实例,具体可以举出:
[0048]
[0049] 经本申请人研究发现,当电解液中包含有添加剂时,不仅能够提高锂离子电池的 高温存储性能,特别的,锂离子电池在90°C下存储后,具有较小的膨胀率,而且还能够提高 锂离子电池的倍率性能和锂离子电池的循环性能。
[0050] 在上述电解液中,添加剂的含量并没有特别的限制,可根据实际需求进行选择。
[0051] 在优选的实施方式中,添加剂的含量为电解液的总重量的0.01~5%。进一步的, 添加剂的含量优选为电解液的总重量的〇. 05~3. 5%,更进一步的,添加剂的含量优选为 电解液的总重量的0. 1~1. 5%。
[0052] 经研究发现,添加剂的含量太低,不能有效的保护以及稳定锂离子电池中的正极, 添加剂的含量太高,不利于改善锂离子电池的倍率充电性能。
[0053] 在本申请中,所提及的式I、式II以及式III所示的化合物均可按常规方法进行合 成。
[0054] 在上述电解液中,锂盐的具体种类并没有特别的限制,可根据实际需求进行选择。
[0055] 在优选的实施方式中,所述锂盐为选自下述化合物中的一种或多种:LiPF6、 Li (N(SO2F)2(简写为 LiFSI)、LiN(CF3S02)2(简写为 LiTFSI)、LiC104、LiAsF6、LiB(C2O4) 2(简 写为 LiBOB)、LiBF2(C2O4)(简写为 LiDFOB)、LiN(S02Rf)2、LiN(SO2F) (SO2Rf),其中,Rf= CnF2n+1,η 为 1 ~10,特别的,η 为 1 ~3,例如,Rf可为-CF 3、-C2F5或-CF 2CF2CF3。
[0056] 在上述电解液中,所述锂盐的含量并没有特别的限制,可根据实际需求进行选择 添加。
[0057] 在优选的实施方式中,锂盐的含量为使得锂盐在电解液中的摩尔浓度为0. 5~ 2mol/L。若锂盐的摩尔浓度过低,则会使得电解液的导电率降低,从而进一步影响整个锂离 子电池的倍率性能和循环性能,若锂盐的摩尔浓度过高,则电解液的粘度过大,也会使得整 个锂离子电池的倍率性能和循环性能降低。特别的,锂盐的含量为使得锂盐在电解液中的 摩尔浓度为〇. 9~I. 3mol/L。
[0058] 在本申请中,溶剂的具体种类并没有特别的限制,可根据实际需求进行选择。特别 的,溶剂选用非水有机溶剂中的一种或多种。
[0059] 作为非水有机溶剂的实例,具体可以举出:碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、 碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲 酯、乙酸乙酯、丁二酸酐、马来酸酐、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈、 环丁砜、二甲基亚砜、亚硫酸亚乙酯、亚硫酸亚丙酯、甲硫醚、亚硫酸二乙酯、亚硫酸二甲酯、 四氢噻吩、氟代碳酸亚乙酯、丙磺酸内酯、硫酸亚乙酯。
[0060] 在优选的实施方式中,在所述电解液中还包括LiBF4。经研究发现,当电解液中包 括LiBFJt,能够进一步提升锂离子电池的高温存储性能和循环性能,并且能够进一步改善 锂离子电池的倍率性能。
[0061] 在优选的实施方式中,LiBF4的含量为电解液的总重量的0. 01~0. 5%,进一步 的,LiBF4的含量优选为电解液的总重量的0. 05~0. 25%。
[0062] 在本申请中,电解液的制备方法并没有特别的限制,可按照常规方法制备,只要将 电解液中的物料混合均匀即可。例如,将锂盐、添加剂、LiBF4W入到溶剂中进行混合,获得 电解液。其中,物料的添加顺序并没有特别的限制。特别的,先将锂盐加入到溶剂中,然后 将LiBFjP添加剂共同加入到溶剂中进行混合,从而获得电解液。
[0063] 本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池,包括正极片、负极片、锂电池隔膜和 电解液,其中,电解液为本申请提供的电解液。
[0064] 在上述锂离子电池中,所述正极片包括正极集流体和位于所述正极集流体表面的 正极活性浆料层,其中,所述正极活性浆料层包括正极活性材料、正极粘接剂和正极导电 剂;所述负极片包括负极集流体和位于所述负极集流体表面的负极活性浆料层,其中,所述 负极活性浆料层包括负极活性材料、负极粘接剂和负极导电剂。其中,正极集流体、正极活 性材料、正极粘结剂、正极导电剂、负极集流体、负极活性材料、负极粘结剂、负极导电剂的 具体种类均不受到具体的限制,可根据需求进行选择。
[0065] 在优选的实施方式中,所述正极活性材料为选自钴酸锂和锂镍锰钴三元材料中的 一种或多种。
[0066] 在优选的实施方式中,所述负极活性材料选自金属锂、天然石墨、人造石墨、中间 相微碳球(简写为MCMB)、硬碳、软碳、硅、硅-碳复合物、Li -Sn合金、Li -Sn-O合金、Sn、SnO、 SnO2、尖晶石结构的锂化TiO2-Li4Ti5O 1JP Li-Al合金中的至少一种。
[0067] 在上述电解液中,所述锂电池隔膜的具体种类并不受到具体的限制,可选用锂离 子电池中使用的任何常规锂电池隔膜材料,例如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯以及上述聚乙 烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯的多层复合膜,但不仅限于上述所举出的锂电池隔膜材料。
[0068] 本申请提供的锂离子电池的制备方法在本领域中是公知的,可以按现有的锂离子 电池制备方法制造本申请所提供的锂离子电池。
[0069] 实施例
[0070] 以下通过具体实例进一步描述本申请。不过这些实例仅仅是范例性的,并不对本 申请的保护范围构成任何限制。
[0071] 在下述实施例、对比例以及试验例中,所使用的试剂、材料和仪器如没有特殊说 明,均可从商业途径获得。
[0072] 在下述实施例中、对比例以及试验例中,所用到的物料如下:
[0073] 溶剂:碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC),锂盐:LiPF6。 L0075」

[0076] 锂电池隔膜:16微米厚的聚丙烯隔离膜(型号为A273,由Celgard公司提供)
[0077] 实施例一电解液1#~29 #
[0078] 按照下述方法分别制备电解液1#~29
[0079] 在干燥房中,将已经精馏脱水纯化处理的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)按 体积比3 : 7进行混合后,加入锂盐1^?&进行混合,然后一同加入LiBFJP添加剂进行混 合,获得电解液,其中,锂盐在电解液中的摩尔浓度为lmol/L。
[0080] 在上述制备电解液的过程中,所使用的添加剂的种类及其用量、LiBF4的用量,如 下表1中所示,其中,添加剂的用量为基于电解液的总重量计算得到的重量百分数,LiBFj9 用量为基于电解液的总重量计算得到的重量百分数。
[0081] 表 1
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