非水电解液和锂离子电池的制作方法

本发明属于锂离子电池，尤其涉及一种非水电解液和锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池在当前世界范围内受到广泛的关注，主要原因是锂离子电池具备较好的存储性能和较高的能量密度，同时也是一种清洁能源。当前为了更好的满足人民对能源的期待，期望在更短的时间获得更高的能量，迫使电池技术不断的革新，其中，正极材料朝着高镍高电压的发展，但同时也给电解液带来了诸多问题，例如：在深度的脱嵌锂电位下，正极材料释放的催化性物质(单线态氧、过渡金属等)在正负极进行穿梭，使得电解液溶剂受到了分解，劣化电池性能，同时正极材料的粉化、sei溶解和重新构建等问题，对电解液同样带来了很大的分解挑战，为了克服以上困难，开发电解液添加剂是一种简单且经济的方法。

2、因此很有必要开发一种高效的电解液添加剂以满足人们对能量的需求。

技术实现思路

1、鉴于目前的缺陷，本发明的目的是提供一种非水电解液，在该非水电解液中引入了脲嘧啶化合物和sei成膜添加剂作为添加剂，二者结合，不仅可提高锂离子电池的高温循环性能，同时还可改善锂离子电池的低温放电性能。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种非水电解液，包含锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括：

3、(a)脲嘧啶化合物；及

4、(b)sei成膜添加剂，所述sei成膜添加剂选自结构式一所示的化合物中的至少一种；

5、

6、其中，结构式一中，x代表b、p、si、sb、zr或as，，n＝3-20。

7、与现有技术相比，本发明在非水电解液中引入了脲嘧啶化合物和sei成膜添加剂作为添加剂，sei成膜添加剂含三甲基硅基团，该三甲基硅基团能够改善sei的界面传输阻力，同时，脲嘧啶化合物能够提升电解液的高温存储性能，在电解液中同时加入脲嘧啶化合物和sei成膜添加剂后，不仅保留了原始电解液的特性，还催生了一种新的特性，三甲基硅能够在尿嘧啶的羧基部位形成隔绝层，使得尿嘧啶能够形成更多的碳酸锂的结构，改变了sei膜(固体电解液质界面膜)中碳酸锂的含量，相比单一使用尿嘧啶，能够进一步降低界面阻抗，使得电池的低温和倍率特性得到显著的提升。因此，该非水电解液在长时间的循环条件下，能够保持稳定的sei膜，抑制非水电解液的氧化分解，进而提升锂离子电池的高温循环性能，同时还可改善锂离子电池的低温放电性能。

8、作为一些优选的实施例中，n＝3-10，n约为3-7，n约为3-5，作为示例地，n＝3或n＝4。

9、作为一些优选的实施例中，所述sei成膜添加剂选自以下化合物中的至少一种：

10、

11、作为一些优选的实施例中，所述脲嘧啶化合物为结构式二所示的化合物中的至少一种：

12、

13、其中，结构式二中，r1、r2、r3各自独立选自氢、甲基、乙基、丙基、氟、含氰基的不饱和官能团，x选自c或n。进一步地，r1、r2、r3可以相同，也可以不同。

14、作为一些优选的实施例中，所述脲嘧啶化合物选自以下化合物中的至少一种：

15、

16、作为一些优选的实施例中，所述脲嘧啶化合物在所述电解液中的质量含量为0.05％～2％。进一步地，所述脲嘧啶化合物在所述电解液中的质量含量为0.1％～1％，约为0.1％～0.5％，作为示例地，所述脲嘧啶化合物在所述电解液中的质量含量为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

17、作为一些优选的实施例中，所述sei成膜添加剂在所述电解液中的质量含量为0.05％～2％。进一步地，所述sei成膜添加剂在所述电解液中的质量含量为0.1％～1％，约为0.1％～0.5％，作为示例地，所述sei成膜添加剂在所述电解液中的质量含量为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

18、作为一些优选的实施例中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。

19、作为一些优选的实施例中，所述锂盐在所述电解液中的质量含量为5％～20％。进一步地，所述锂盐在所述电解液中的质量含量为6％～15％。作为示例地，锂盐在所述电解液中的质量含量为6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

20、作为一些优选的实施例中，有机溶剂为非水有机溶剂，所述有机溶剂选自碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂和醚类有机溶剂中的至少一种。进一步地，碳酸酯类有机溶剂可为但不限于链状碳酸酯类、环状碳酸酯类、氟代碳酸酯。作为示例地，碳酸酯类有机溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)、碳酸亚戊酯、碳酸亚乙烯基酯(vc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)等；羧酸酯类有机溶剂包括但不限于氟代羧酸酯、乙酸丁酯(n-ba)、γ-丁内酯(γ-bt)、丙酸丙酯(n-pp)、丙酸乙酯(ep)和丁酸乙酯(eb)等；醚类有机溶剂包括但不限于氟代醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚及冠醚等。

21、作为一些优选的实施例中，有机溶剂在所述电解液中的质量含量为60％～90％。进一步地，有机溶剂在所述电解液中的质量含量为70％～85％。作为示例地，有机溶剂在所述电解液中的质量含量为60、65％、70％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、90％，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

22、作为一些优选的实施例中，非水电解液还包括助剂，所述助剂选自碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯等。

23、相应地，本发明还提供一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料和电解液，所述电解液为上述的非水电解液。

24、作为一些优选的实施例中，所述正极材料为linixfeymnzm(1-x-y-z)o2，其中m独立地选自mg、cu、zn、al、sn、b、ga、cr、sr和ti中的至少一种，0<x<1，0<y<1，0<z<1，x+y+z≤1。

25、作为一些优选的实施例中，本发明的负极材料选自石墨、钛酸锂、硅碳复合材料或氧化亚硅中的任意一种。