一種非水電解液及其制備方法以及一種鋰二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非水電解液及其制備方法以及一種鋰二次電池，主要包含如下原料：有機(jī)溶劑、導(dǎo)電鋰鹽和添加劑，所述有機(jī)溶劑由環(huán)狀碳酸酯和線性碳酸酯溶劑組成，所述導(dǎo)電鋰鹽在有機(jī)溶劑中的濃度為0.8-1.5mol/L，所述添加劑為用量0.01-8.0wt.％的下述通式(I)表示的化合物中的至少一種，式中，非水電解液中添加了上述化合物后可以提高鋰離子電池的循環(huán)壽命、以及高電壓(大于4.2V)、高低溫性能和抑制電池的氣脹問題。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池制備領(lǐng)域，具體涉及一種非水電解液及其制備方法以及一 種鋰二次電池。 -種非水電解液及其制備方法以及一種鋰二次電池

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池因其比能量高、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)而成為目前發(fā)展最快亦最受重視的 新型高能蓄電池。目前商品化的鋰離子電池基本能夠滿足大部分家用型電子設(shè)備的需求， 如：數(shù)碼相機(jī)、移動電話以及筆記本電腦等。然而，近年來隨著數(shù)碼產(chǎn)品的不斷更新和電動 交通工具的蓬勃發(fā)展，對鋰離子電池的使用壽命、高低溫性能、安全性、倍率等性能提出越 來越高的要求。因此，對鋰離子電池材料的研發(fā)具有重要意義。
[0003] 鋰離子電池主要由正極、負(fù)極和電解液三部分組成，它們的結(jié)構(gòu)和性能直接決定 了電池的綜合性能。目前商品化的鋰離子電池電解液主要是以鏈?zhǔn)胶铜h(huán)式碳酸酯的混合溶 劑為溶劑、以LiPF 6為支持電解質(zhì)，為鋰離子在電池正負(fù)極之間的穿梭提供必要的保障。鋰 離子電池所采用的負(fù)極材料主要分為兩類：一類是可脫嵌鋰的金屬化合物（金屬單質(zhì)、氧 化物及鋰的合金等），另一類是碳素材料，如可脫嵌鋰的焦炭、人造石墨、天然石墨及中間相 炭微球等。但是，有機(jī)電解液在電池充電的過程中會在負(fù)極表面發(fā)生還原分解，產(chǎn)生的固體 分解物及氣體將覆蓋甚至破壞負(fù)極材料，引起電池不可逆容量的增大和循環(huán)壽命的降低。 目前常用的鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰（LiC 〇02)、錳酸鋰（LiMn204)、三元復(fù)合材料 和磷酸鐵鋰（LiFeP0 4)四種。雖然鋰離子電池有機(jī)碳酸酯電解液的電化學(xué)窗口寬（0. 7-4. 5V vs Li+/Li)。但研究表明，有機(jī)碳酸酯電解液即使在工作電壓較低（?3. 5V vs Li+/Li)的 LiFeP04材料上也會發(fā)生氧化反應(yīng)。另外，電池在高溫下以及一些過渡金屬元素的催化作用 下，有機(jī)電解液在正極上的氧化分解會進(jìn)一步加劇，甚至破壞正極材料，加劇過渡金屬元素 的溶出。另外，分解產(chǎn)生的固體分解物或氣體將覆蓋在電極表面或引起電池膨脹，阻礙鋰離 子的遷移，惡化電池的電化學(xué)性能。
[0004] 在電解液體系中加入少量的"化學(xué)物質(zhì)"形成功能電解質(zhì)來提高電池的某些宏觀 性能，這類具有某些特殊功效的"化學(xué)物質(zhì)"稱為"功能添加劑"。由于新型功能添加劑的加 入，鋰離子電池各發(fā)面的性能得到了明顯的改善。鋰離子電池電解液功能添加劑已成為當(dāng) 今鋰離子電池研究者的一個焦點(diǎn)。如中國專利ZL200410045142. 6公開了在鋰離子電池的 有機(jī)電解液中使用了吡咯烷酮化合物，表明吡咯烷酮化合物能夠抑制電池高溫儲存的氣脹 問題，以及提高電池的放電容量。但是，含該物質(zhì)有機(jī)電解液制備的鋰離子電池，其首次充 放電過程中損耗較多的Li+，導(dǎo)致庫倫效率較低，形成的界面膜阻抗較高，影響了電池的電 化學(xué)性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于【背景技術(shù)】所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種非水電解液及其制備方 法，該電解液能夠增加非水電解液對鋰離子電池電極的浸潤性，提高鋰離子電池的充放電 效率，并且能夠抑制電池在高溫存儲后的氣脹問題。這些性質(zhì)保證了鋰離子電池具有良好 的循環(huán)壽命、以及高電壓（大于4. 2V)、高低溫的性能。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋰二次電池。
[0007] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] -種非水電解液，包括有機(jī)溶劑、導(dǎo)電鋰鹽和添加劑，其中：所述有機(jī)溶劑選自環(huán) 狀碳酸酯溶劑、芳香烴溶劑和線性溶劑的一種以上，所述添加劑結(jié)構(gòu)式如下：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種非水電解液，包括有機(jī)溶劑、導(dǎo)電鋰鹽和添加劑，其中：所述有機(jī)溶劑選自環(huán)狀 碳酸酯溶劑、芳香烴溶劑和線性溶劑的一種以上，所述添加劑結(jié)構(gòu)式如下：
其中Ri和R2為氫、鹵素、&-(；的烷基及其鹵代烷基、&-(；腈基、Ci-Q的烯基、烷氧基、 羧基、苯環(huán)、鹵代苯的任一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中：所述導(dǎo)電鋰鹽在有機(jī)溶劑中的濃度為 0. 8-1. 5mol/L，所述添加劑的用量為有機(jī)溶劑重量的0. 1-8. 0%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述添加劑可選自5-甲硫基四氮 唑、5-乙硫基四氮唑、5-芐硫基四氮唑和5-巰基-1-苯基四氮唑的一種以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中：所述環(huán)狀碳酸酯溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸 丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁內(nèi)酯和戊內(nèi)酯一種以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中：所述芳香烴溶劑為苯、氟苯、二氟代苯、甲 苯、三氟代苯、二甲苯的一種以上；所述線型溶劑為碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、 乙酸乙酯、碳酸甲丙酯、醚類和氟代醚的一種以上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中：所述導(dǎo)電鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiS0 3CF3、 LiC104、Li (CF3S02) 2N、LiC (CF3S02) 3 中的一種以上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中：還包括常用添加劑，所述常用添加劑為碳 酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯、丙磺酸內(nèi)酯、丁磺酸內(nèi)酯、己二腈、丁二腈、 LiBOB、LiODFB等中的一種以上，所述常用添加劑占非水電解液總質(zhì)量的0. 1-5. 0%。
8. -種電解液制備方法，電解液的配制方法是： (1) 將有機(jī)溶劑按比例混合后用5 A分子篩、氫化鈣、氫化鋰純化除雜、除水； (2) 在室溫條件下，將導(dǎo)電鋰鹽溶解在上述有機(jī)溶劑中，并攪拌均勻； (3) 加入常用添加劑，并攪拌均勻。 (4) 加入添加劑，制得權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的非水電解液。
9. 一種鋰二次電池，包括正極、負(fù)極和隔膜，其中：正極材料為含鋰過渡金屬氧化物， 負(fù)極材料為可嵌入/脫出鋰離子的碳材料、鋰金屬、硅或錫及其氧化物中的一種以上；隔膜 為織布、無紡布、合成樹脂微多孔膜的一種；鋰電池還包括權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的非水 電解液。
【文檔編號】H01M10/0567GK104064810SQ201410314883
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】仰永軍, 李斌, 陳衛(wèi), 萬華平 申請人:東莞市凱欣電池材料有限公司