一种电解液及使用该电解液的锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本申请涉及一种非水电解液及使用该非水电解液的锂离子电池，该电解液含有有机溶剂、锂盐和添加剂。所述有机溶剂中，碳酸乙烯酯在有机溶剂中的质量百分含量为0～10％；所述添加剂中含有氟代碳酸乙烯酯和羧酸酯类化合物；所述氟代碳酸乙烯酯在非水电解液中的质量百分含量为5％～30％，所述羧酸酯类化合物在非水电解液中的质量百分含量为0.1％～50％。所述电解液通过控制溶剂中易产气溶剂碳酸乙烯酯的含量及向电解液中添加可改善电极/电解液界面的羧酸酯类添加剂，抑制了电解液的分解，减少了电池的产气量，从而改善锂离子电池的高温存储性能。
【专利说明】-种电解液及使用该电解液的锂离子电池
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池的领域，涉及一种可改善锂离子电池高温存储性能的电解 液及含有该电解液的锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 锂离子电池的高能量密度、长循环寿命、宽工作温度范围及绿色环保已使得其成 为目前移动电子设备的主要能源。但是，近几年来移动电子设备特别是智能手机（更轻、更 薄）的飞速发展，也对锂离子电池的能量密度提出了更高的需求。
[0003] 为了提高锂离子电池的能量密度，目前常用的两种方法分别是提高正极材料的工 作电压和使用具有更高放电容量的负极材料。其中，Si或Sn及其合金负极材料因为其远高 于石墨的理论比容量（4200mAh/g)使得其成为提高锂离子电池能量密度的一个重要发展 方向。然而与石墨阳极体系相比，Si或Sn及其合金阳极体系在高温条件下非常容易产气， 主要原因可能是Si或Sn及其合金阳极表面的SEI膜在在高温存储过程中极易发生破坏： 一方面SEI膜的破坏导致了溶剂在阳极表面的还原分解产气；另一方面一些阴极保护添加 剂在阳极表面的还原导致阴极无法得到有效保护，使得电解液氧化分解产气。
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种可改善Si或Sn及其合金阳极锂离子电池高温存储 性能的电解液。
【发明内容】
[0005] 根据本申请的一个方面，提供了一种非水电解液，该非水电解液能够提高阳极中 含有硅元素和/或锡元素的锂离子电池高温存储性能。
[0006] 所述非水电解液，含有有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：
[0007] 所述有机溶剂含有在有机溶剂中的质量百分含量为0?10%的碳酸乙烯酯；
[0008] 所述添加剂中含有氟代碳酸乙烯酯和羧酸酯类化合物；
[0009] 所述氟代碳酸乙烯酯在非水电解液中的质量百分含量为5%?30%，所述羧酸酯 类化合物在非水电解液中的质量百分含量为0. 1 %?50%。
[0010] 本申请中，碳酸乙烯酯在有机溶剂中的质量百分含量=100% X (碳酸乙烯酯的 质量/有机溶剂质量）；氟代碳酸乙烯酯在非水电解液中的质量百分含量=100% X (氟代 碳酸乙烯酯的质量/非水电解液的总质量）；羧酸酯类化合物在非水电解液中的质量百分 含量=100% X (羧酸酯类化合物的质量/非水电解液的总质量）。
[0011] 优选地，所述非水电解液由有机溶剂、锂盐和添加剂组成。
[0012] 所述添加剂在非水电解液中的质量百分含量为10%?85%。优选地，所述添加 剂在非水电解液中的质量百分含量范围上限任选自60%、40%、30%、29%、22%，下限任选 自16%、18%、20%。进一步优选地，所述添加剂在非水电解液中的质量百分含量为10%? 40%。
[0013] 所述有机溶剂在非水电解液中的质量百分含量为10%?80%。优选地，所述有 机溶剂在非水电解液中的质量百分含量范围的上限任选自78 %、75 %、72 %，下限任选自 40 %、50 %、55 %、60 %、65 %。进一步优选地，所述有机溶剂在非水电解液中的质量百分含 量为50%?80%。
[0014] 所述锂盐在非水电解液中的质量百分含量为5 %?20%。优选地，所述锂盐在 非水电解液中的质量百分含量范围的上限任选自18%、15%、12%，下限任选自5%、？％、 9 % 〇
[0015] 优选地，所述氟代碳酸乙烯酯在非水电解液中的质量百分含量为10%?20%。
[0016] 优选地，所述有机溶剂中，碳酸乙烯酯在有机溶剂中的质量百分含量为0?5%。
[0017] 所述羧酸酯类化合物在非水电解液中的质量百分含量为0. 1 %?50%。若太低则 不能有效改善高温存储性能；若太高则因其对正负极的钝化作用，显著增大阴阳极界面的 阻抗，恶化电池的其他性能。优选地，所述羧酸酯类化合物在非水电解液中的质量百分含量 范围上限任选自10%、5%，下限任选自0. 1 %，2%。进一步优选地，所述羧酸酯类化合物在 非水电解液中的质量百分含量为1?10%。
[0018] 优选地，所述有机溶剂中不含碳酸乙烯酯。
[0019] 优选地，所述有机溶剂中含有碳原子数不少于4的碳酸酯化合物中的至少一种。 优选地，所述有机溶剂由质量百分含量为0?10%的碳酸乙烯酯和质量百分含量为90%? 100%碳原子数不少于4的碳酸酯化合物组成。
[0020] 进一步优选地，所述有机溶剂中含有碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至 少一种。进一步优选地，所述有机溶剂为碳酸丙烯酯和/或碳酸二乙酯。
[0021] 优选地，添加剂中所述羧酸酯类化合物选自链状羧酸酯类化合物或环状羧酸酯类 化合物中的至少一种。进一步优选地，添加剂中所述羧酸酯类化合物选自具有式I所示化 学结构式的化合物、具有式II所示化学结构式的化合物、具有式III所示化学结构式的化 合物、具有式IV所示化学结构式的化合物中的至少一种：
[0022]
【权利要求】
1. 一种非水电解液，含有有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于： 所述有机溶剂含有在有机溶剂中的质量百分含量为O?10 %的碳酸乙烯酯； 所述添加剂中含有氟代碳酸乙烯酯和羧酸酯类化合物； 所述氟代碳酸乙烯酯在非水电解液中的质量百分含量为5%?30%，所述羧酸酯类化 合物在非水电解液中的质量百分含量为0. 1 %?50%。
2. 根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述有机溶剂中，碳酸乙烯酯在有 机溶剂中的质量百分含量为0?5% ;所述羧酸酯类化合物在非水电解液中的质量百分含 量为1?10%。
3. 根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述有机溶剂中不含碳酸乙烯酯。
4. 根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：添加剂中所述羧酸酯类化合物选 自具有式I所示化学结构式的化合物、具有式Π所示化学结构式的化合物、具有式III所 示化学结构式的化合物、具有式IV所示化学结构式的化合物中的至少一种：
其中，RpR2分别独立地选自碳原子数为1?6的烷烃基或碳原子数为1?6的卤代烷 煙基； R3?R14分别独立地任选自氢、卤素、碳原子数为1?6的烷烃基、碳原子数为1?6的 卤代烷烃基、碳原子数为1?6的烯烃基或碳原子数为1?6的卤代烯烃基。
5. 根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：添加剂中所述羧酸酯类化合物选 自乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、Y-丁内酯、Y-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯中的至 少一种。
6. 根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述添加剂中含有1，4-丁基磺酸 内酯和/或1，3-丙基磺酸内酯。
7. 根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述添加剂中含有具有式V所示 的化合物： 其中，η选自1?6之间的任意正整数。
8. -种锂离子电池，其特征在于：含有权利要求1-7中任一项所述非水电解液。
9. 根据权利要求8所述的锂离子电池，其特征在于：所述锂离子电池的负极含有硅元 素和/或锡元素。
【文档编号】H01M10/056GK104269576SQ201410528776
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月9日 优先权日:2014年10月9日
【发明者】张明, 王小梅, 付成华, 蒋玉雄 申请人:东莞新能源科技有限公司