一种含有苯二腈的电解液及使用该电解液的锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及裡电池制备领域，本发明具体设及一种含有苯二腊的电解液及使用该 电解液的裡离子电池。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池是新一代最具竞争力的电池，被称为"绿色环保能源"，是解决当代环 境污染问题和能源问题的首选技术。近年来，在高能电池领域中裡离子电池已取得了巨大 成功，但消费者仍然期望综合性能更高的电池面世，而运取决于对新的电极材料和电解质 体系的研究和开发。
[0003] 目前智能手机、平板电脑等电子数码产品对电池的能量密度要求越来越高，使得 商用裡离子电池难W满足要求。提升电池的能量密度可W通过W下两种方式：
[0004] 1.选择高容量和高压实正负极材料；
[0005] 2.提高电池的工作电压。
[0006] 然而在电池中，在正极材料充电电压提高的同时，电解液的氧化分解现象会加剧， 从而导致电池性能的劣化。另外，电池在使用过程中普遍存在正极金属离子溶出的现象，特 别是电池在经过长时间的高溫存储后，正极金属离子的溶出进一步加剧，导致电池的保持 容量偏低。造成运些问题的因素主要有：（1)电解液的氧化分解。在高电压下，正极活性材 料的氧化活性较高，使得其与电解液之间的反应性增加，加上在高溫下，高电压正极和电解 液之间的反应进一步加剧，导致电解液的氧化分解产物不断在正极表面沉积，劣化了正极 表面特性，导致电池的内阻和厚度不断增长。（2)正极活性物质的金属离子溶出与还原。一 方面，在高溫下，电解液中的LiPFe极容易分解，产生HF和PF5。其中HF会腐蚀正极，导致 金属离子的溶出，从而破坏正极材料结构，导致容量流失；另一方面，在高电压下，电解液容 易在正极被氧化，导致正极活性物质的金属离子容易被还原而溶出到电解液中，从而破坏 正极材料结构，导致容量损失。同时，溶出到电解液的金属离子，容易穿过SEI到达负极获 得电子而被还原成金属单质，从而破坏了SEI的结构，导致负极阻抗不断增大，电池自放电 加剧，不可逆容量增大，性能恶化。
[0007] 氣代碳酸乙二醋（FEC)由于其具有较高的分解电压和抗氧化性，同时具有较好的 成膜特性，目前普遍用于裡离子电池电解液中W保证电池的循环性能。但FEC作为高电压 电池的电解液的添加剂，也存在较多问题。其高溫特性较差，在高溫下容易分解产生游离酸 (HF),容易导致电池在高溫循环后厚度膨胀和内阻增长较大；同时由于其在高溫下分解产 生游离酸，会进一步加剧正极的金属离子溶出，会进一步劣化裡离子电池长时间高溫存储 性能。
[0008] 为了解决含有氣代碳酸乙締醋添加剂的裡离子电池在高溫存储过程中的胀气 问题，申请号为CN201110157665的中国专利采用在电解液中通过添加有机二腊类物质 (NC-(CH2)n-CN，其中n= 2~4)的方法。运种方法虽然可W在一定程度上改善裡离子电 池的高溫存储性能，但该方法却受到一定的限制。例如当要求循环性能与高溫存储性能同 时进一步提高时，运两种结果会出现矛盾。
[0009] 美国专利US2008/0311481Al(SamsungSDICo. ,Ltd)公开含有两个腊基的酸/ 芳基化合物，改善电池在高电压和高溫条件下的气胀，改善高溫存储性能，其电池性能有 待进一步改进。
[0010] 美国专利US5471862将电解液中的酸类换成链状簇酸醋，形成含有链状簇酸醋、 环状碳酸醋及链状碳酸醋混合溶剂的电解液，避免了酸类与负极的副反应，明显改善了裡 离子电池的低溫循环性能与高溫存储性能，但是簇酸醋类溶剂会与负极发生不可避免的副 反应。
[0011] 有鉴于此，确有必要提供一种改善高电压下稳定性好、同时兼顾循环和高溫性能 的电解液方法。
【发明内容】
[0012] 本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种含有苯二腊的电解 液及使用该电解液的裡离子电池。
[0013] 为了实现上述目的，本发明通过W下技术方案来实现：
[0014] 本发明通过W下技术方案实现：
[0015] 一种含有苯二腊的电解液，包括非水溶剂，裡盐和添加剂，所述非水有机溶剂为在 含有苯二腊的电解液中的质量百分含量为1~40%的簇酸醋类化合物；所述添加剂包括氣 代碳酸乙締醋（FEC)和具有式I所示结构的苯二腊化合物中的至少一种，式I为：
[0016] 其中n为1~3的整数。 I..
[0017]所述簇酸醋类化合物选自乙酸甲醋、乙酸乙醋、乙酸丙醋、丙酸甲醋、丙酸乙醋、丙 酸丙醋、下酸甲醋、下酸乙醋、丫-下内醋、丫-戊内醋、5-戊内醋、E-己内醋中的一种或 两种W上。
[0018] 所述氣代碳酸乙締醋在电解液中的质量百分含量为1%~6%。
[0019] 所述具有式I所示结构的苯二腊化合物在电解液中的质量百分含量为0. 01%~ 5%。
[0020] 所述裡盐选自六氣憐酸裡、高氯酸裡、四氣棚酸裡、双氣草酸棚酸裡、二氣甲 基横酷）亚胺裡和双氣横酷亚胺裡盐中的一种或两种W上。
[0021] 所述的含有苯二腊的电解液，还含有己二腊、下二腊、1,3-丙烷横内醋、1,4-下烧 横内醋、1,3-丙締横酸内醋、硫酸乙締醋和硫酸丙締醋中的一种或几种添加剂，且上述各添 加剂在电解液中的质量百分比各自为0. 1~5%。
[0022] 一种裡离子电池，正极、负极和位于正极和负极之间的隔膜，还包括本发明的含有 苯二腊的电解液液。 阳02引所述正极的活性物质的结构式为：LiNixCoyMn,LuXy,瓜，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Z;r、Zn、Si或F'e，0《x《l，0《y《l，0《z《l。
[0024] 正极材料优选为LiCo山x〇2,其中，L为41、5'、]\%、1'1、〔日、2'、211、51或化，0知《1。 阳0巧]本发明的优点在于：
[0026] (I)含有苯二腊的电解液中含有改善电极/电解液界面的簇酸醋类溶剂，抑制了 电解液的分解，减少了电池的产气量，从而改善裡离子电池的高溫存储性能；
[0027] 似添加剂中1 %~6%的氣代碳酸乙締醋师C)，其具有较高的分解电压和抗氧 化性，同时在负极可W形成优良的SEI，保证电池具有优良的循环性能； 阳02引 做添加剂中0.Ol%~5%的苯二腊化合物，苯环的邻，间，对位上连有含有1~3 个碳的双腊，苯环上的乙腊基团（-C-CN)，可与正极活性材料中的金属离子（如Co3+)络合， 降低电解液分解，抑制金属离子溶出，保护正极，提高电池高溫性能。其单体可能在正极表 面发生电化学聚合反应生成致密薄层导电聚合物膜，可降低电池内阻，抑制电解液在高电 压的条件下电解液与正极材料的进一步反应，改善电池性能；
[0029] (4)本发明的高电压裡离子电池用非水电解质溶液具有使得高电压裡离子电池获 得优良的循环性能和高溫性能的有益效果。
[0030] 本发明的主要创新点为：通过选择含有改善电极/电解液界面的簇酸醋类溶剂， 抑制了电解液的分解，减少了电池的产气量，从而改善裡离子电池的高溫存储性能；通过Li BOB具有在正负极成膜的作用，一方面提高电解液氧化稳定性，一方面在负极成膜提高SEI 的稳定性，从而提高电池的循环和高溫性能；通过氣代碳酸乙締醋（FEC)在负极形成优良 的SEI，保证高电压电池优良的循环性能；通过乙二醇双（丙腊）酸保护正极，保证电池优 良的高溫性能；进一步还含有己二腊、下二腊，可W和金属离子发生络合作用，降低电解液 分解，抑制金属离子溶出，保护正极，可W进一步提高高电压裡离子电池的高溫性能；进一 步还含有1,3-丙烷横内醋、硫酸乙締醋等高溫添加剂，通过能具有在正极成膜的作用，有 效地形成优质、稳定的SEI膜，对电池的循环性能和高溫储存性能进一步改善。
【具体实施方式】
[0031] 下面通过示例性的实施例对本发明进行进一步的阐述；但本发明的范围不应局限 于实施例的范围，任何不偏离本发明主旨的变化或改变能够为本领域的技术人员所理解， 都在本发明的保护范围W内。 阳0巧实施例1
[0033] 本实施例裡离子电池的制备方法，根据电池的容量设计（1640mAh)，正负极材料容 量确定涂布面密度。正极活性物质购自湖南杉杉钻酸裡材料；负极活性物质购自江西紫晨 科技。其正极制备步骤、负极制备步骤、电解液制备步骤、隔膜制备步骤和电池组装步骤说 明如下；
[0034] 所述正极制备步骤为：按96.8:2.0:1.2的质量比混合正极活性材料钻酸裡，导电 碳黑和粘结剂聚偏二氣乙締，分散在N-甲基-2-化咯烧酬中，得到正极浆料，将正极浆料均 匀涂布在侣锥的两面上，经过烘干、压延和真空干燥，并用超声波焊机焊上侣制引出线后得 到正极板，极板的厚度在100-150ym之间；
[0035] 所述负极制备步骤为：按96:1:1. 2:1.8的质量比混合石墨，导电碳黑、粘结剂下 苯橡胶和簇甲基纤维素，分散在去离子水中，得到负极浆料，将负极浆料涂布在铜锥的两面 上，经过烘干、压延和真空干燥，并用超声波焊机焊上儀制引出线后得到负极板，极板的厚 度IOO-ISOym之间；
[0036]