一种锂离子电解液及锂离子电池的制作方法

本发明属于电池电解液，具体涉及一种锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术：

1、大容量锂离子电池因具有容量大、比能量高、循环寿命长、无环境污染等特点，在手机、笔记本电脑等民用电源至汽车驱动用车载电源等领域具有巨大的应用前景，因此引起了众多科学工作者的关注。

2、随着锂离子电池的应用越来越广泛，对锂离子电池的性能要求也越来越高，特别是军用锂离子电池，要求在满足常温环境工作的同时，也要满足60℃以上高温环境工作指标要求。在60℃时，普通锂离子电池的输出性能会迅速变差。

3、从锂离子电池的影响因素看，从电解液着手，通过优化电解液组成，来改善电池高温性能是最经济的手段。 因此，开发一种高稳定性、高效率、电化学性能优异的电解液，应用于锂离子电池中来提高电池的高温性能，是本领域迫在眉睫需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种高温性能优异的锂离子电池电解液及锂离子电池。

2、本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池电解液，所述锂离子电池电解液包括锂盐、溶剂、成膜添加剂和成膜修饰剂；

3、所述成膜修饰剂包括如式1所示的化合物a和如式2所示的化合物b。

4、

5、其中，r1为氢、c3~c6的硅烷基、卤素、任选取代的氨基、任选取代的c1~c7的烷基或任选取代的c3~c9的烯烃基中的任意一种。

6、r2和r3各自独立地选自氢、c3~c6的硅烷基、卤素、任选取代的c1~c7的烷基或任选取代的c3~c9的烯烃基中的任意一种。

7、优选地，所述化合物a在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.1~3%。

8、优选地，所述化合物b在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.1~3%。

9、优选地，所述化合物a和化合物b的摩尔比为1.5~2.5:1，优选为2:1。

10、优选地，所述r1包括卤素、未取代的c1~c3的烷基、卤素取代的c1~c3的烷基或c3~c6的乙烯基中的任意一种，优选包括-h、-f、-ch3、-ch2ch3、-ch2ch2ch3、-cf3、-ch=ch2或-ch2ch=ch2中的任意一种；

11、优选地，所述r2和r3各自独立地包括未取代的c1~c6的烷基、氨基取代的c1~c6的烷基或硅烷基，优选包括-ch3、-ch2ch3、-ch(ch3)2、-ch(ch3)3、环己基或-ch2ch2ch2n(ch3)3中的任意一种。

12、优选地，所述化合物a的结构包括如下式所述的化合物中的一种或几种。

13、

14、优选地，所述化合物b包括如下所述的化合物中的一种或几种；

15、

16、优选地，所述成膜添加剂包括碳酸酯类、硫酸酯类、磷酸类、硼酸类、硅烷类、氟代碳酸酯类、氟代硫酸酯类、氟代磷酸类、氟代硼酸类或氟代硅烷类中的一种或几种。

17、优选地，所述成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、氟代碳酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯或硫酸乙烯酯中的一种或几种。

18、优选地，所述成膜添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.05~5%。

19、优选地，所述溶剂包括碳酸酯类有机溶剂。

20、在本发明中，以锂离子电池电解液总重量为100％，除锂盐、成膜添加剂、化合物a和化合物b以外，余量为溶剂。

21、优选地，所述碳酸酯类有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲基乙基酯中的任意一种或几种。

22、优选地，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯。

23、优选地，碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的质量比为3:2:5。

24、优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双-(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、双(氟代磺基)亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂或二氟双草酸磷酸锂中一种或几种。

25、优选地，所述锂盐在锂离子电池电解液中的质量百分含量为7.5%~18.5%。

26、本发明的目的之二在于提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括如上所述的锂离子电池电解液。

27、本发明的有益效果包括：

28、本发明通过加入化合物a和化合物b作为成膜修饰剂，两者协同作用可与成膜添加剂共同在电池正负极材料上形成稳定、致密且阻抗较小的sei膜，提高了正负极电极材料的结构稳定性，电解液高温环境下相对稳定，副反应少，从而有效提升60℃以上高温环境下的界面稳定性，提升循环稳定性和存储稳定性。使用本发明所述的锂离子电池电解液得到的锂离子电池，70℃的存储28天存储容量保持率达到80.12%~98.98%，60℃的循环容量保持率达到79.1%~98.8%。

技术特征：

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液包括锂盐、溶剂、成膜添加剂和成膜修饰剂；

2.如权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述化合物a在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.1~3%；

3.如权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述r1包括卤素、未取代的c1~c3的烷基、卤素取代的c1~c3的烷基或c3~c6的乙烯基中的任意一种；

4.如权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述化合物a的结构包括如下式所述的化合物中的一种或几种；

5.如权利要求1或2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述化合物b包括如下所述的化合物中的一种或几种；

6.如权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述成膜添加剂包括碳酸酯类、硫酸酯类、磷酸类、硼酸类、硅烷类、氟代碳酸酯类、氟代硫酸酯类、氟代磷酸类、氟代硼酸类或氟代硅烷类中的一种或几种；

7.如权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述溶剂包括碳酸酯类有机溶剂。

8.如权利要求1或7所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯；

9.如权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双-(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、双(氟代磺基)亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂或二氟双草酸磷酸锂中一种或几种；

10.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括如权利要求1~9任一项所述的锂离子电池电解液。

技术总结
本发明提供了一种锂离子电解液及锂离子电池，属于电池电解液技术领域，所述锂离子电池电解液包括锂盐、溶剂、成膜添加剂和成膜修饰剂，所述成膜修饰剂包括如式1所示的化合物A和如式2所示的化合物B，化合物A和化合物B两者协同作用可与成膜添加剂在电池正负极材料上形成稳定、致密且阻抗较小的SEI膜，提高了正负极电极材料的结构稳定性，电解液高温环境下相对稳定，副反应少，从而有效提升60℃以上高温环境下的界面稳定性，提升循环稳定性和存储稳定性。使用本发明所述的锂离子电池电解液得到的锂离子电池，70℃的存储28天存储容量保持率达到80.12%~98.98%，60℃的循环容量保持率达到79.1%~98.8%。

技术研发人员：汪宇凡,顿温新,申海鹏,王艳杰,孙春胜
受保护的技术使用者：香河昆仑新能源材料股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16