一种包含氟基表面活性剂的非水锂电池电解液的制作方法
【专利摘要】本发明属于电池技术领域，涉及非水锂电池电解液，尤其涉及一种包含氟基表面活性剂的非水锂电池电解液，包括锂盐，碳酸酯类、醚类有机溶剂，表面活性剂和功能性添加剂；本发明中的非水锂电池电解液选用的表面活性剂为氟基表面活性剂，该化合物含有“F?C”共价键，具有较低的极性，具有高表面活性，高热稳定性、高化学稳定性且憎水憎油的特性；即氟基表面活性剂能够较好的改善电解液与电极之间的界面性能，缩短浸润时间减少阻抗提高容量且不影响其他性能。
【专利说明】
一种包含氟基表面活性剂的非水锂电池电解液
技术领域
[0001] 本发明属于锂电池技术领域，涉及非水锂电池电解液，尤其涉及一种包含氟基表 面活性剂的非水锂电池电解液。
【背景技术】
[0002] 随着锂电池的技术发展及商业化普及，锂电池被广泛应用于消费类产品、数码类 产品、动力产品、医疗和安防等方面。锂电池包括正极、负极和隔膜。当注入含有LiPF6等锂 盐的电解液后，电池充电时，正极材料将锂离子释放并穿过隔膜嵌入负极的碳层上；电池放 电时，负极碳层将锂离子释放并穿过隔膜重新回到正极上。
[0003] 电解液在电池正极负极之间移动锂离子起媒介作用。电解液应该有合适的电化学 窗口并能够快速转移锂离子。环状碳酸酯具有较大的极性，能够较好的分离锂，但较高的粘 度制约锂离子的迀移。混合低极性、低粘度的线性碳酸酯能够降低含有环状碳酸酯的电解 液的粘度。当追求高性能时，高粘度的环状碳酸(EC、PC)不可缺少。普通电解液渗透电极活 性材料时需要较长的浸润时间，浸润时间过短会造成电池的电阻偏大从而影响电池的容量 及循环性能。
【发明内容】
[0004] 本发明针对上述电解液中的缺陷，提供一种包含氟基表面活性剂的非水锂电池电 解液。
[0005] 为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供了一种包含氟基表面 活性剂的非水锂电池电解液，其特征在于，所述非水锂电池电解液按重量份数包括： 锂盐 3-20份;
[0006] 碳酸酯类、醚类有机溶剂 50-90份； 表面活性剂 2-10份;
[0007] 功能性添加剂 4-丨2份；
[0008] 所述表面活性剂为氟基表面活性剂，所述氟基表面活性剂的结构式为：
[0009]
[0010] 作为优选，所述非水锂电池电解液按重量份数包括： 锂盐 15份; 碳酸酯类、醚类有机溶剂 80份，
[0011] 氟基表面活性剂 g份:; 功能性添加剂 IQ份。
[0012] 作为优选，所述锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、无水高氯酸锂、二 (三氟甲基磺酸酰)亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、双氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂和二草酸硼 酸锂中的一种或几种。
[0013] 作为优选，所述碳酸酯类有机溶剂为环状碳酸酯类和链状碳酸酯类化合物，所述 醚类有机溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1，3_二氧环戊烷、二甲氧甲烷、1，2_二甲氧乙 烷和二甘醇二甲醚中的一种或几种。
[0014] 作为优选，所述环状碳酸酯类化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和碳 酸亚丁酯中的一种或几种，所述链状碳酸酯类化合物为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙 酯、碳酸甲基乙基酯、碳数为3-8的直链或支链脂肪单醇与碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一 种或几种。
[0015] 作为优选，所述功能性添加剂为联苯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸 乙烯酯、1，3-丙磺酸内酯、1，4_ 丁磺酸内酯、1，3-(1-丙烯)磺内酯、亚硫酸乙烯酯、硫酸乙烯 酯、环己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯和丁二氰中的一种或几种。
[0016] 作为优选，所述非水锂电池电解液主要应用于一次锂电池或二次锂电池中。
[0017] 与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，
[0018] 本发明中的非水锂电池电解液选用的表面活性剂为氟基表面活性剂，该化合物含 有"F-C1'共价键，具有较低的极性，具有高表面活性，高热稳定性、高化学稳定性且憎水憎油 的特性；即氟基表面活性剂能够较好的改善电解液与电极之间的界面性能，缩短浸润时间 减少阻抗提高容量且不影响其他性能。
【附图说明】
[0019] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用 的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领 域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的 附图。
[0020] 图1为使用实施例6中2种电解液的石墨/锰酸锂电池的IC倍率下的循环性能。
【具体实施方式】
[0021] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例 对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的 特征可以相互组合。
[0022] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可 以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体 实施例的限制。
[0023] 本实施例主要是按照权利要求2中的最优配比，来进行撰写比较例和具体的实施 例。
[0024] 比较例1-5
[0025]配制含有IM LiPF6(锂盐）的质量份数为1:1:1的碳酸乙烯酯（环状碳酸酯类化合 物）、碳酸二甲酯(链状碳酸酯类化合物)和碳酸二乙酯(功能性添加剂)的电解液。将配置好 的电解液注入购置的NCM三元电池。分别测试在注液后21 1，411，811，1211，2411的电阻（具体数 据见表1);测试完电阻后进行首次充放电测试，记录首次放电容量及化成效率(具体数据见 表2)。
[0026] 实施例1-5
[0027]在比较例1-5中配制的电解液中加入0.01 %氟基表面活性剂。将配置好的电解液 注入购置的与比较例中同种的NCM三元电池。分别测试在注液后2h，4h，8h，12h，24h的电阻 (具体数据见表1);测试完电阻后进行首次充放电测试，记录首次放电容量及化成效率(具 体数据见表2)。
[0032] 表 2
[0033] 从实施例与比较例可以看出，使用这种氟基表面活性剂的电解液能够减少浸润时 间，改善电解液与电极之间的界面性能。
[0034] 实施例6
[0035] 空白电芯使用电解液:配制含有IM LiPF6,0.1M VC的质量份数为1:1:1的碳酸乙 烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的电解液。
[0036] 实施电芯使用电解液:配制含有IM LiPF6,0.1M VC的质量份数为1:1:1的碳酸乙 烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的电解液，然后将配制的电解液加入wtO. 1%的氟基表面活 性剂酸锂。
[0037] 如图1所示，图1是使用上述2种电解液的石墨/锰酸锂电池的IC倍率下的循环性 能。
[0038] 从图中可以看出，使用这种氟基表面活性剂酸锂的电解液对电池的容量和循环性 能都有所改善。
[0039] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任 何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等 效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【主权项】
1. 一种包含氣基表面活性剂的非水裡电池电解液，其特征在于，所述非水裡电池电解 液按重量份数包括：所述表面活性剂为氣基表面活性剂，所述氣基表面活性剂的结构式为：2. 根据权利要求1所述的一种包含氣基表面活性剂的非水裡电池电解液，其特征在于， 所述非水裡电池电解液按重量份数包括：3. 根据权利要求2所述的一种包含氣基表面活性剂的非水裡电池电解液，其特征在于， 所述裡盐为四氣棚酸裡、六氣憐酸裡、六氣神酸裡、无水高氯酸裡、二(=氣甲基横酸酷)亚 胺裡、=氣甲基横酸裡、双氣草酸棚酸裡、双氣横酷亚胺裡和二草酸棚酸裡中的一种或几 种。4. 根据权利要求3所述的一种包含氣基表面活性剂的非水裡电池电解液，其特征在于， 所述碳酸醋类有机溶剂为环状碳酸醋类和链状碳酸醋类化合物，所述酸类有机溶剂为四氨 巧喃、2-甲基四氨巧喃、1,3-二氧环戊烧、二甲氧甲烧、1,2-二甲氧乙烧和二甘醇二甲酸中 的一种或几种。5. 根据权利要求4所述的一种包含氣基表面活性剂的非水裡电池电解液，其特征在于， 所述环状碳酸醋类化合物为碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、丫-下内醋和碳酸亚下醋中的一种或 几种，所述链状碳酸醋类化合物为碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳酸二丙醋、碳酸甲基乙基醋、 碳数为3-8的直链或支链脂肪单醇与碳酸合成的碳酸醋衍生物中的一种或几种。6. 根据权利要求5所述的一种包含氣基表面活性剂的非水裡电池电解液，其特征在于， 所述功能性添加剂为联苯、碳酸亚乙締醋、碳酸乙締亚乙醋、氣代碳酸乙締醋、1,3-丙横酸 内醋、1,4-下横酸内醋、1,3-(1-丙締)横内醋、亚硫酸乙締醋、硫酸乙締醋、环己基苯、叔下 基苯、叔戊基苯和下二氯中的一种或几种。7. 根据权利要求6所述的一种包含氣基表面活性剂的非水裡电池电解液，其特征在于， 所述非水裡电池电解液应用于一次裡电池或二次裡电池中。
【文档编号】H01M10/0567GK105914398SQ201610327899
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】刘永, 刘子磊, 任海, 任加兴, 赵志华
【申请人】山东海容电源材料有限公司