一种电解液以及锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于裡离子电池技术领域，具体设及一种电解液W及裡离子电池。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池因其比能量高、循环寿命长等优势成为目前最受关注的新型高能蓄电 池之一。近年来，电池技术的发展，裡离子电池的应用范围也越来越广泛。新的应用领域对 裡电池的性能不断提出新的要求，如更高的能量密度，更好的安全性等。目前为了提高裡离 子电池的能量密度，研究者们主要通过开发高容量、高工作电压的正极材料来实现，如提高 裡钻复合氧化物的工作电压或开发高工作电压的裡儀儘复合氧化物等。W儀儘酸裡 (LiNi〇.5Mni.5〇4)、憐酸钻裡化iCoP〇4)等新材料为代表的高电压正极材料的放电电压可达 5V，为此，开发与此匹配的高电压电解液具有重要意义。
[0003] 然而，现有常规的碳酸醋类溶剂与六氣憐酸裡组成的电解液体系(裡盐浓度0.5~ 2mol/L)在5V类高电压裡离子电池内难W稳定工作，运主要是由于碳酸醋类溶剂本身的氧 化电位比较低，在4.2VW上即会发生氧化分解。目前广泛研究的高压电解液主要是通过加 入一定的添加剂实现对常规电解液的性能改善，通过使添加剂与电极材料，尤其是正极材 料之间发生反应形成纯化膜W阻止碳酸醋类溶剂的氧化分解，从而保证电解液在电池内部 相对稳定的工作。
[0004] 通过将裡盐浓度提高至一定水平（高浓度电解液），使电解液内部溶剂与裡离子 an之间形成高度溶剂化，进而使溶剂组分带有一定的正电荷，可有效提高电解液内部溶 剂的抗氧化电位，使得该类电解液体系可W在5 V的高电压体系中稳定工作 (J. Am.化em. Soc. 2014，136，5039-5046)。但是该类电解液仍然存在一定缺点，如电解液与 隔膜、电极材料的润湿性较差，限制了裡离子在电极材料中的有效嵌入/脱嵌，使得使用该 类电解液的裡离子电池的首次效率较低，首次放电容量较低。
【发明内容】
[000引有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电解液W及裡离子电池，本发 明提供的电解液制备的裡离子电池具有较高的首次效率W及首次充放电容量。
[0006] 本发明提供了一种电解液，包括裡盐、非水溶剂和第一添加剂；
[0007] 所述第一添加剂选自具有式I结构的化合物：
[0009] Ri 选自CxiHyi，l<xi<3，yi>0;
[0010] R2选自Cx2Hy20zNw，2<X2<120，y2>0，z>0，w>0;
[0011] X-选自 PFs-、邸 4-、Cl O4-、阳（SO2F) 2 ]-、阳（SO2CF3) 2 ] -、B (C2O4) 2-、B (C2F2O4)-或 PO2F2-。
[001引优选的，所述第一添加剂在电解液中的添加量为O.Olwt%~20wt%。
[001引优选的，还包括第二添加剂，所述第二添加剂选自乙腊、已二腊、下二腊、氣代碳酸 乙締醋、碳酸亚乙締醋、碳酸乙締亚乙醋、1,3-丙横酸内醋和亚硫酸丙締醋中的一种或几 种。
[0014] 优选的，所述第二添加剂在电解液中的添加量为O.Olwt%~2wt%。
[0015] 优选的，所述裡盐选自六氣憐酸裡及其衍生物、双(氣横酷)亚胺裡及其衍生物、双 =氣甲烧横酷亚胺裡及其衍生物、二草酸棚酸裡及其衍生物、二氣草酸棚酸裡及其衍生物、 四氣棚酸裡及其衍生物、高氯酸裡及其衍生物中的一种或多种。
[0016] 优选的，在电解液中，所述裡盐的浓度为3~4.5mo 1/L。
[0017] 优选的，所述非水溶剂选自碳酸醋类溶剂、酸类溶剂、讽类溶剂、腊类溶剂、氣代碳 酸醋类溶剂或氣代酸类溶剂中的一种或两种W上的混合物。
[0018] 优选的，所述碳酸醋类溶剂为碳酸乙締醋化C)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二甲醋 (DMC)、碳酸二乙醋(DEC)、碳酸甲乙醋化MC)中的至少一种；
[0019] 所述酸类溶剂为四氨巧喃（THF)、2-甲基四氨巧喃（2Me-THF)、1,3-二氧环戊烧 (D化）、二甲氧甲烧(DMM)、1,2-二甲氧乙烧(DME)和二甘醇二甲酸(DG)中的至少一种；
[0020] 所述讽类溶剂为二甲基亚讽、二苯基亚讽、氯化亚讽、环下讽或二丙讽中的至少一 种；
[0021] 所述腊类溶剂为乙腊、下二腊、己二腊中的至少一种；
[0022] 所述氣代碳酸醋类溶剂具有式II或式HI结构：
[0024] 其中，Rl ~R4 独立的选自CxFyHzJ <x<6，y〉0，z>0;
[0025] 所述氣代酸类溶剂具有式IV结构：
[0027] 其中，尺5~尺6独立的选自品尸。出，1<111<6，11〉0，1>0。
[0028] 本发明还提供了一种裡离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述电解液选 自权利要求1~8任意一项权利要求所述的电解液。
[0029] 优选的，所述正极的材料选自过渡金属嵌裡化合物，所述负极的材料选自石墨材 料，所述隔膜选自多孔聚締控化合物、纤维素或玻璃纤维中的任一种。
[0030] 与现有技术相比，本发明提供了一种电解液，包括裡盐、非水溶剂和第一添加剂； 所述第一添加剂选自具有式I结构的化合物：
式I; Rl选自CxlHyl, 1 < Xl < 3，yi > 0;R2选自Cx2Hy2〇zNw，2 < X2 < 120，y2 > 0，z > 0，w> 0;X-选自PF6-、BF4-、Cl〇4-、[N (S02F)2]-、[N(S02CF3)2]-、B(C204)2-、B(C2F204)-或 P02F2-。本发明在电解液中加入具有两亲作 用的离子液体低聚物作为第一添加剂。由于该类离子液体低聚物可W作为表面活性剂，当 添加量控制在一定组成时，可有效改善该类电解液对隔膜及电极材料的润湿性，从而进一 步提高裡离子电池的首次效率及充放电容量。由于离子液体同时也可作为裡盐的溶剂，因 此其加入并不会影响裡盐的溶解度。另外，在加入第一添加剂的同时本发明还加入第二添 加剂，第二添加剂在电池充放电的过程中会参与界面膜(SEI膜)的形成，使电解液与电极材 料之间形成稳定的界面膜，避免两者之间的副反应，从而进一步提高裡离子电池的循环稳 定性。
[0031] 结果表明，本发明提供的电解液制备的裡离子电池的首次效率含82%，0.1 C首次 放电容量含117mAh g^，容量衰减至初始容量80%时的循环次数含205次。
【附图说明】
[0032] 图1为实施例1制备的第一添加剂的制备流程；
[0033] 图2为实施例2制备的第一添加剂的制备流程。
【具体实施方式】
[0034] 本发明提供了一种电解液，包括裡盐、非水溶剂和第一添加剂；
[0035] 所述第一添加剂选自具有式I结构的化合物：
[0037] 化选自CxiHyi, 1< Xi <3，yi>0;
[0038] R2选自Cx2Hy20zNw，2<X2<15，y2>0，z>0，w>0;
[0039 ] X-选自 PFs-、邸 4-、Cl 〇4-、阳（SO2F) 2 ]-、阳（SO2C的）2 ] -、B (C2O4) 2-、B (C2F2O4)-或 PO2F2-。
[0040] 本发明在电解液中加入了加入具有两亲作用的离子液体低聚物作为第一添加剂。 由于该类离子液体低聚物可W作为表面活性剂，当添加量控制在一定组成时，可有效改善 该类电解液对隔膜及电极材料的润湿性，从而进一步提高裡离子电池的首次效率及充放电 容量。由于离子液体同时也可作为裡盐的溶剂，因此其加入并不会影响裡盐的溶解度。
[0041] 在本发明中，所述第一添加剂选自具有式I结构的化合物：
[004引化选自CxiHyi，l<xi<3，yi>0;
[0044] R2选自Cx2Hy20zNw，2<X2<120，y2>0，z>0，w>0;
[004引 X-选自 PF6-、邸4-、Cl04-、阳（S02F ) 2 ]-、阳（S〇2C的）2 ]-、B ( C2〇4) 2-、B ( C2F2O4)-或P02F2-; [0046]优选的，所述第一添加剂选自具有式V结构的化合物、具有式VI结构的化合物、1-乙酸甲醋基-3-甲基咪挫双=氣甲基横酷亚胺、1-乙酸乙醋基-3-甲基咪挫双=氣甲基横酷 亚胺、I-乙酸正丙醋基-3-甲基咪挫双=氣甲基横酷亚胺、I-对甲基苯甲酸甲醋基-3-甲基 咪挫双=氣甲基横酷亚胺或1-对甲基苯甲酸乙醋基-3-甲基咪挫双=氣甲基横酷亚胺；
[004引其中，式V中，n = 3或4,式VI中，n = 4或5。
[0049] 本发明对所述第一添加剂的来源并