电解液以及包括该电解液的锂离子电池的制作方法

文档序号:9434763阅读:204来源:国知局
电解液以及包括该电解液的锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及锂离子电池技术领域,特别地,涉及一种电解液以及包括该电解液的 锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池因具有能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长以及无污染 等独特的优势,现已作为电源广泛应用于相机、手机等电子产品。
[0003] 然而,由于某些特殊环境的影响,锂离子电池需要在超低温下使用,例如中国东北 的冬天,环境温度一般低于-20°c。此外,某些电子产品正常工作时需要大功率放电,例如航 模飞行,电动玩具等。
[0004] 为了使锂离子电池能够在低温环境下使用或者大功率工作,需使用低熔点,低粘 度的电解液。由于链状羧酸酯具有低熔点、低粘度的特点,能有效地提高锂离子电池的倍率 放电性能,但是羧酸酯会与锂离子电池阳极有化学反应,严重恶化锂离子电池的循环性能, 另外,在高电压下,链状羧酸酯在阴极的副反应加剧,从而进一步限制了链状羧酸酯在锂离 子电池电解液中的应用。
[0005] 因此,现在亟需一种不仅能够有效改善锂离子电池的倍率放电性能,而且能够提 高锂离子电池的高温存储性能以及循环性能。

【发明内容】

[0006] 为了解决上述问题,本申请人进行了锐意研究,结果发现:将包括含有卤原子的环 状碳酸酯类化合物、链状羧酸酯类化合物以及添加剂的电解液应用到锂离子电池中后,不 仅提高了锂离子电池的倍率放电性能,而且提高了锂离子电池的高温存储性能以及循环性 能,特别是提高了锂离子电池在高倍率下的循环性能,从而完成本申请。
[0007] 本申请的目的在于提供一种电解液,其特征在于,包括有机溶剂、锂盐、含有卤原 子的环状碳酸酯类化合物以及添加剂,其中,所述有机溶剂包括链状羧酸酯类化合物,所述 添加剂为选自下述式III所示和式IV所示的化合物中的一种或多种:
[0008]
[0009] 在所述式III中,R3为选自碳原子数为1~10的亚烷烃基,
[0010] 在所述式IV中,R4、R5、&各自独立地为选自碳原子数为1~10的亚烷烃基。
[0011] 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 本申请提供的电解液,其中,所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正 极活性物质层,其中,所述正极活性物质层包括正极活性材料、粘接剂和导电剂;所述负极 片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性物质层,其中,所述负极活性物 质层包括负极活性材料、粘接剂和导电剂;所述锂电池隔膜位于正极片和负极片之间。
[0012] 本申请提供的电解液,应用到锂离电池中后,不仅提高了锂离子电池的倍率放电 性能,而且提高了锂离子电池的高温存储性能以及循环性能。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过对本申请进行详细说明,本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更 为清楚、明确。
[0014] 本申请的目的在于提供一种电解液,包括有机溶剂、锂盐、含有卤原子的环状碳酸 酯类化合物以及添加剂,其中,所述有机溶剂包括链状羧酸酯类化合物,所述添加剂为选自 下述式III和式IV所示的化合物中的一种或多种:
[0015]
[0016]
[0017] 在上述式III中,R3为选自碳原子数为1~10的亚烷烃基,进一步优选地,1? 3为 选自碳原子数为1~7的亚烷烃基,更进一步优选地,R3为选自碳原子数为1~4的亚烷烃 基。
[0018] 在上述式IV中,R4、R5、&各自独立地为选自碳原子数为1~10的亚烷烃基,进一 步优选地,&、1? 5、1?6各自独立地为选自碳原子数为1~5的亚烷烃基,更进一步优选地,R4、 尺 5、&各自独立地为选自碳原子数为1~3的亚烷烃基。
[0019] 在上述式IV中,R4、R5、1?6可以相同,也可以互不相同,或者其中的任意两个基团相 同。
[0020] 另外,在所述电解液中,所述添加剂为选自上述式III所示的化合物中的至少一 种或是上述式IV所示的化合物中至少一种。也就是说,电解液中可不同时含有上述III所 示的化合物和上述式IV所示的化合物。
[0021] 在上述式III和式IV中,所述亚烷烃基的具体种类并不受到具体的限制,可根据 实际需求进行选择,链状亚烷烃基、环状烷烃基均可。特别的,选择链状亚烷烃基。
[0022] 在上述式III中,作为亚烷烃基的实例,具体可以举出:-ch2-、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2 -、-ch2ch2ch2ch2-、-ch2ch2ch2ch2ch2、
[0024] 在上述式IV中,作为亚烷烃基的实例,具体可以举出:-ch2-、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2- 、-ch2ch2ch2ch2-、-ch2ch2ch2ch2ch2-、
[0025]
[0026] 作为式III和式IV所示化合物的实例,具体可以举出:丁二腈、戊二腈、己二腈、庚 二臆、1,2-二(2-氛乙氧基)乙烧、1,2-二(2-氛乙氧基)丙烷、1,2-二(3-氛丙氧基)乙 烷。
[0027] 其中,1,2_二(2-氰乙氧基)乙烷由下式1所示:
[0028]
[0029] 1,2二(2-氰乙氧基)丙烷由下式2所示:
[0030]
[0031] 1,2-二(3-氰丙氧基)乙烷由下式3所示:
[0032]
[0033] 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,特 别的,添加剂的含量为电解液的总重量的〇. 1~6%,进一步的,添加剂的含量为电解液的 总重量的0. 3~5%,更进一步的,添加剂的含量为电解液的总重量的0. 5~3%。
[0034] 若电解液中的添加剂的含量过低时,不能有效的提升锂离子电池的电化学性能, 例如倍率放电性能、存储后的容量保持率和循环性能;若电解液中的添加剂的含量过高时, 同样也不利于提高锂离子电池的倍率放电性能、存储后的容量保持率和循环性能。
[0035] 在上述电解液中,含有卤原子的环状碳酸酯类化合物的具体种类并没有特别的限 制,可根据实际情况进行选择。其中,卤原子为F、C1。在含有卤原子的环状碳酸酯类化合 物中,卤原子的个数可为1个,2个,3个或4个。特别的,卤原子的个数优选为1个。
[0036] 特别的,含有卤原子的环状碳酸酯类化合物为选自下述式I所示的化合物中的一 种或多种。
[0037]
[0038] 在上述式1中,1?11、1?12、1?22、1?2 3各自独立地为选自1^中的一种,且在1?11、1?12、1?22、 尺2 3中至少有一个为F。1?11、1?12、1?22、1?2 3可各自独立地任选1^、(:1中的一种。也就是说,可 根据实际需求,选则卤原子取代的个数,卤原子取代的个数可为1个、2个、3个或4个。当 取代的个数为2个以上时,卤原子具体的种类并不受到具体的限制,例如,取代基的种类可 完全相同,也可互不相同,或者是任意两个以上取代基相同。特别的,卤原子取代的个数为 1个。
[0039] 作为含有卤原子的环状碳酸酯类化合物的实例,具体可以举出:
[0040]
[0041 ] 在上述电解液中,所述含有卤原子的环状碳酸酯类化合物的含量可根据实际需求 进行选择,特别的,含有卤原子的环状碳酸酯类化合物的含量为电解液的总重量的〇. 1~ 7%,进一步的,含有卤原子的环状碳酸酯类化合物的含量优选为电解液的总重量的0. 5~ 6%,更进一步的,含有卤原子的环状碳酸酯类化合物的含量优选为电解液的总重量的1~ 4%〇
[0042] 经研究发现,含有卤原子的环状碳酸酯类化合物的含量过低时,使得电解液在阳 极表面形成的固体电解质界面(solid electrolyte interface,简称SEI)膜不够充分,因 此,难以抑制电解液与阳极界面的副反应,从而降低锂离子电池的电化学性能,例如倍率放 电性能,存储性能以及循环性能,含有卤原子的环状碳酸酯类化合物的含量过高时,又会使 得电解液在阳极表面形成的SEI膜太厚,增加阻抗,从而不利于提升锂离子电池的倍率放 电性能、高温存储后的容量保持率以及循环性能。
[0043] 在上述电解液中,所述链状羧酸酯类化合物的具体种类并不受到特别的限制,可 根据实际需求进行选择。
[0044] 在优选的实施方式中,所述链状羧酸酯类化合物为选自下述式II所示的化合物 中的一种或多种:
[0045]
[0046] 其中,&、1?2各自独立地为选自碳原子数为1~10的烷烃基,特别地,Ri、R2各自独 立地为选自碳原子数为1~5的烷烃基,进一步优选地,&、R2各自独立地为选自碳原子数 为1~3的烷烃基。
[0047] 在上述式II中,&、私可以相同,也可以互不相同。
[0048] 在上述式II中,烷烃基的具体种类并不受到具体的限制,可根据实际需求进行选 择,链状烷烃基、环状烷烃基均可。特别的,选择链状烷烃基。
[0049] 作为烷烃基的实例,
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