非水電解液及其制備方法以及一種鋰離子電池的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非水電解液及其制備方法以及一種鋰離子電池，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(xiàn)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0.01-10wt.％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、高低溫性能和抑制電池的氣脹問(wèn)題。
【專(zhuān)利說(shuō)明】非水電解液及其制備方法以及一種鋰離子電池 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰電池制備領(lǐng)域，具體涉及一種非水電解液及其制備方法以及一種鋰 離子電池。 【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池因其具有優(yōu)良的特性（工作電壓高、比容量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、與環(huán)境友 好以及無(wú)記憶效應(yīng)）而成為目前發(fā)展最快亦最受重視的新型高能蓄電池。鋰離子電池在結(jié) 構(gòu)上主要由正、負(fù)電極材料，以及含有鋰鹽的非水電解液組成。
[0003] 鋰離子電池有機(jī)電解質(zhì)發(fā)展至今，應(yīng)用最廣泛的是將導(dǎo)電鋰鹽1^?^溶解在有 機(jī)碳酸酯溶劑中，如：碳酸乙烯酯（EC)、碳酸丙稀酯（PC)、碳酸二甲酯（DMC)、碳酸二乙酯 (DEC)、碳酸甲乙酯（EMC)等混合溶劑。鋰離子電池所采用的負(fù)極材料主要分為兩類(lèi)：一類(lèi) 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(lèi)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，非水電解液在電池充電的過(guò)程 中會(huì)在負(fù)極表面發(fā)生還原分解，產(chǎn)生分解物及氣體覆蓋甚至破壞負(fù)極材料，因而增大電池 的不可逆容量和降低電池的循環(huán)壽命。目前市場(chǎng)上的鋰離子電池正極材料主要有鈷酸鋰 (LiCo02)、錳酸鋰（LiMn204)，磷酸鐵鋰（LiFeP0 4)，以及二元/三元復(fù)合物等。這些材料的工 作電壓都在3. 6V以上，有機(jī)電解液容易發(fā)生氧化反應(yīng)。另外，電池在高溫下以及一些過(guò)渡 金屬元素的催化作用下，非水電解液在正極上的氧化分解會(huì)進(jìn)一步加劇，甚至破壞正極材 料，使過(guò)渡金屬元素溶出。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] 研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)改善鋰離子電池電極/電解液界面性質(zhì)，可以有效解決鋰離子電 池非水電解液的相關(guān)問(wèn)題。鋰離子電池電解液功能添加劑具有"用量小、見(jiàn)效快"的特點(diǎn)而 廣泛研究者的關(guān)注。如中國(guó)專(zhuān)利ZL200410064039. 6公開(kāi)了在鋰離子電池的非水電解液中 使用了有機(jī)硫醚化物，揭示了有機(jī)硫醚化物能夠抑制初始充電過(guò)程中的氣脹問(wèn)題，以及減 小鋰離子電池在室溫循環(huán)和高溫存儲(chǔ)后的體積膨脹問(wèn)題。但是，含該物質(zhì)功能電解液制備 的鋰離子電池，其首次充放電過(guò)程中損耗較多的Li+，導(dǎo)致庫(kù)倫效率較低，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(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種非水電解液及其制備方 法以及一種鋰離子電池，該電解液能改善電池電極/電解液界面性質(zhì)，提高有機(jī)電解液的 穩(wěn)定性和鋰離子電池的充放電效率，抑制電池在室溫循環(huán)和高溫存儲(chǔ)后的氣脹問(wèn)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、高低溫的性能。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供一種鋰離子電池。
[0007] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 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(xiàn)性溶劑的一種以上，所述添加劑為取代二硫雜環(huán)衍生物，結(jié)構(gòu)式 如下：
[0009]
【權(quán)利要求】
1.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(xiàn)性溶劑的一種以上，所述添加劑為取代二硫雜環(huán)衍生物，其結(jié)構(gòu)式 如下：
其中為氫、鹵素、&-(；的烷基及其鹵代烷基、&-(；腈基、Ci-Ce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_10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中至少有一個(gè)為氟原子或氟代烷基。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中該取代二硫雜環(huán)衍生物為2，2，4，4-四 氟_1，3- 二硫雜環(huán)丁燒。
5.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。
6.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(xiàn)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(lèi)和氟代醚的一種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其中：所述導(dǎo)電鋰鹽為L(zhǎng)iPF6、LiBF4、LiS0 3CF3、 LiC104、Li (CF3S02) 2N、LiC (CF3S02) 3 中的一種以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，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%。
9. 一種電解液制備方法，電解液的配制方法是： (1)將有機(jī)溶劑按比例混合后用5人分子篩、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1-8任一項(xiàng)所述的非水電解液。
10. 一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和隔膜，其中：正極材料為含鋰過(guò)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(wú)紡布、合成樹(shù)脂微多孔膜的一種；鋰電池還包括權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的非水 電解液。
【文檔編號(hào)】H01M10/0525GK104051788SQ201410315328
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)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(wàn)華平 申請(qǐng)人:東莞市凱欣電池材料有限公司