电解液和含该电解液的锂离子电池的制作方法

本发明属于锂离子电池，尤其涉及一种电解液和含该电解液的锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池由于具有高的工作电压、能量密度高、环境友好等优点，被广泛应用在3c消费电池、动力电池和储能电池领域，并且在航空航天、国防军工等领域也有广阔的应用前景。

2、锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。采用高镍三元材料作为锂离子电池的正极材料，具有工作电压高、成本低、环保低毒等优势，其能量密度也比传统的正极材料(如licoo2、li2mn2o4、lifepo4等)高。随着镍含量的升高和钴含量的降低，三元材料的能量密度逐渐提高，单位成本下降，但热稳定性和循环性能比低镍三元材料差。而常规的碳酸酯电解液，在4.4v高电压下会于电池正极表面氧化分解，特别是在高温条件下，会加速电解液的氧化分解，同时促使正极材料的恶化反应。

3、因此，亟需开发一种能减少正极表面氧化分解的电解液来保护正极材料，延长正极材料的使用寿命，进而实现锂离子电池电性能的优良发挥。

技术实现思路

1、为了解决当前遇到的缺陷，本发明的目的是提供一种电解液，通过该电解液内的添加剂能降低正极的表面活性而抑制电解液的氧化分解，降低电池内阻，有效提高锂离子电池的高温存储性能、高温循环性能。

2、为了实现以上目的，本发明提供了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂的结构式如结构式ⅰ所示：

3、

4、其中，该结构式ⅰ中，r为烃基。

5、本发明的电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，添加剂如结构式ⅰ所示，该添加剂含2个氟磺酰片段，且含锂离子源，可以进一步改善界面膜的结构稳定性，提高锂离子迁移率的同时改善锂离子电池的性能。

6、应该说明的是，本发明的烃基，既可以是链状烃基，比如直链，还可以是环状烃基。进一步地，r为c1-c12的烃基、含杂原子的c1-c12的烃基、c2-c6的环烃基或含杂原子的c2-c6的环烃基。杂原子可以是但不限于氧、氮、硫等，含杂原子的环状烃基是指在环状烃基中，除了碳和氢元素之外，还含有其他类型的原子，如氧、氮、硫等，这些杂原子可以与碳原子直接相连，也可以与碳原子间接相连。其中，c1-c12表示碳原子数为1-12，c2-c6表示碳原子数为2-6。

7、在一优选的实施例中，添加剂选自化合物1至化合物3中的至少一种，

8、

9、在一优选的实施例中，所述添加剂的使用量占所述电解液总质量的0.05％-10.0％，约为0.05％-5.0％、0.1％-8％、0.1％-5％，作为示例地，本发明的添加剂的质量占电解液总质量的0.05％、0.1％、0.2％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.5％、2％、2.2％、2.5％、3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.8％、5％、6％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

10、在一优选的实施例中，本发明的锂盐包括碳酸锂、氟化锂、氢氧化锂、磷酸铁锂。作为示例地，本发明的锂盐包括但不限于四氟硼酸锂(libf4)、氟磺酸锂(liso2f)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(litfsi)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、二草酸硼酸锂(c4blio8)、二氟草酸硼酸锂(c2bf2lio4)、六氟磷酸锂(lipf6)、甲基磺酸锂(lich3so3)、高氯酸锂(liclo4)、二氟双草酸磷酸锂(lidfbp)、二磷酸锂(lipo2f2)、三氟甲基磺酸锂(licf3so3)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)等。

11、在一优选的实施例中，所述锂盐的浓度为0.5m-1.5m，具体但不限于0.5m、0.8m、1.0m、1.1m、1.2m、1.3m、1.4m、1.5m。按质量百分数计，所述锂盐的质量占所述电解液总质量的5～20％，约为8～18％。例如，锂盐的质量占所述电解液总质量的8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

12、在一优选的实施例中，所述有机溶剂为碳酸酯、羧酸酯和醚类化合物中的至少一种。优选为碳酸酯电解液，其中，碳酸酯可以是环状碳酸酯，也可以是链状碳酸酯，作为示例地，环状碳酸酯包括但不限于碳酸乙烯酯(ec)、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯(bc)、碳酸亚戊酯、碳酸亚乙烯基酯(vc)或它们的衍生物；链状碳酸酯包括但不限于碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)。

13、在一优选的实施例中，羧酸酯选自环状羧酸酯或链状羧酸酯，作为示例地，环状羧酸酯选自γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯中的至少一种；链状羧酸酯选自乙酸甲酯(ma)、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯(ep)、乙酸丁酯、丙酸丙酯(pp)、丙酸丁酯中的至少一种。

14、在一优选的实施例中，醚类化合物可以是环状醚，也可以是链状醚，作为示例地，环状醚选自1,3-二氧戊烷(dol)、2-甲基四氢呋喃(2-ch3-thf)、1,4-二氧惡烷(dx)、冠醚、四氢呋喃(thf)、2-三氟甲基四氢呋喃(2-cf3-thf)中的至少一种；链状醚选自二甲氧基甲烷、乙二醇二正丙基醚、乙氧基甲氧基甲烷、乙二醇二正丁基醚、二乙氧基甲烷、二乙二醇二甲基醚中的至少一种。

15、在一优选的实施例中，本发明的电解液还可以包括助剂，助剂的质量占电解液总质量的0.01％-10％，约为0.01％-8％、0.01％-5％、0.1％-5％、0.1％-10％，助剂可选自氟代碳酸乙烯酯(fec)、1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸乙烯酯(dtd)、碳酸亚乙烯酯(vc)、亚硫酸乙烯酯(es)、亚乙烯基碳酸乙烯酯中的至少一种，通过助剂的加入可进一步提高循环性能，优选地，助剂为氟代碳酸乙烯酯(fec)和碳酸亚乙烯酯(vc)的混合物，更有效改善锂离子电池的性能。

16、相应地，本发明还提供一种锂离子电池，该锂离子电池包括正极、负极、及包含上述的电解液，通过使用上述电解液，有效提高该锂离子电池的高温存储性能、高温循环性能，还可获得良好的低温放电性能。

17、在一优选的实施例中，正极材料选自锂镍钴锰氧化物、锂锰钴氧化物、锂钴氧化物(如licoo2)、锂镍钴氧化物、锂镍氧化物(如linio2)、锂锰氧化物(如limno2、limn2o4)、锂镍锰氧化物。优选地，本发明采用高镍三元材料作为锂离子电池的正极材料，作为示例地，正极材料选自镍钴锰氧化物材料，具体地，所述镍钴锰氧化物材料为高镍钴锰氧化物linixcoymn(1-x-y)mzo2，其中，0.6≤x<0.9，x+y≤1，0≤z<0.08，m为al、mg、zr、ti中的任意一种。

18、在一优选的实施例中，镍钴锰氧化物材料为linixcoymn(1-x-y)mzo2，x＝0.6，y＝0.2，m为zr，z＝0.03。

19、在一优选的实施例中，负极材料包括碳基负极、硅基负极、或硅碳负极材料，优选采用硅碳负极材料(含10％硅)。