本發(fā)明屬于電池材料，具體涉及一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液和鋰離子二次電池。

背景技術(shù)：

1、鋰離子電池由于具有質(zhì)量輕、體積小、自放電小、無污染、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)成為便攜式設(shè)備、動(dòng)力系統(tǒng)及能源儲(chǔ)存方面的理想電源。近幾年，一方面移動(dòng)電子設(shè)備特別是智能手機(jī)向著更輕、更薄的方向發(fā)展，另一方面動(dòng)力汽車也向高續(xù)航里程發(fā)展，這些都對(duì)鋰離子電池的能量密度提出了更高的要求。

2、目前，提高電池能量密度最直接有效的方法是使用高電壓的正極活性材料，如授權(quán)公告號(hào)為cn102891307b的中國(guó)專利公開了一種高電壓鋰離子電池復(fù)合正極材料及鋰離子電池，其由于包覆層在高電壓下能發(fā)揮有效的克容量和放電電壓平臺(tái)，提高了電池的能量密度，且包覆層增強(qiáng)基體材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，有效抑制循環(huán)過程中材料中mn溶出；降低正極材料氧化電解液。

3、然而高電壓的正極活性材料在使用過程中會(huì)存在一些風(fēng)險(xiǎn)，比如正極材料自身的不穩(wěn)定性，發(fā)生一些副反應(yīng)，導(dǎo)致過渡金屬溶出。同時(shí)，正極材料催化電解液分解，產(chǎn)生大量氣體，隨著電池充放電循環(huán)的進(jìn)行，電池的內(nèi)阻逐漸增大，導(dǎo)致鋰離子電池的循環(huán)性能下降甚至失效。因此，有必要開發(fā)一種耐高電壓的鋰離子電池電解液，使含有該電解液的鋰離子電池在高壓下具有優(yōu)異的循環(huán)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液和鋰離子二次電池，能夠有效改善鋰離子電池在高電壓下的循環(huán)性能。

2、本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體如下：

3、一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液和鋰離子二次電池，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、亞硫酸乙烯酯、1,3-丙磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯基磺酸內(nèi)酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯中至少一種物質(zhì)和氰基磺酰胺化合物。

4、進(jìn)一步地，所述氰基磺酰胺化合物具有式（1）所示的結(jié)構(gòu)：

5、??????式（1）

6、在式（i）中，r1包括-f、-cf3、環(huán)戊烷、環(huán)己烷、含氟苯基、不飽和環(huán)烷基、含不飽和支鏈的環(huán)烷基中的任意一種；r2包括c1-6的烷基中的任意一種；r3包括c1-6的端烯基和c1-6的端氰基中的任意一種。

7、進(jìn)一步地，所述氰基磺酰胺化合物具有式（2）-式（12）中任意一個(gè)結(jié)構(gòu)式所示的結(jié)構(gòu)：

8、??????式（2）

9、??????式（3）

10、??????式（4）

11、??????式（5）

12、??????式（6）

13、??????式（7）

14、??????式（8）

15、??????式（9）

16、??????式（10）

17、??????式（11）

18、????式（12）。

19、進(jìn)一步地，所述氰基磺酰胺化合物的含量為0.1-10％，所述電解液中鋰鹽的濃度為0.5-1.5mol/l。

20、進(jìn)一步地，所述氰基磺酰胺化合物的含量為0.5-5％，所述鋰鹽的含量為7-15%。

21、進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯中的至少一種；

22、所述鋰鹽包括lipf6、liclo4、libob、libf4、lipf2o2、liodfb、litfsi、lifsi和lic(cf3so2)3中的至少一種。

23、進(jìn)一步地，所述有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物，所述碳酸乙烯酯的含量為15-30％。

24、一種鋰離子二次電池，包括電芯、電池外殼和上述的電解液。

25、所述電芯包括正極片、負(fù)極片和隔膜；

26、所述正極片包括正極集流體和涂敷在正極集流體表面上的正極材料，所述正極材料包括正極活性物質(zhì)、正極導(dǎo)電劑、正極粘結(jié)劑；

27、在所述正極材料中，所述正極活性物質(zhì)的含量為90-98％，所述正極導(dǎo)電劑的含量為0.1-9％，所述正極粘結(jié)劑的含量為0.5-5％；

28、所述負(fù)極片包括負(fù)極集流體和涂敷在負(fù)極集流體表面上的負(fù)極材料，所述負(fù)極材料包括負(fù)極活性物質(zhì)、負(fù)極導(dǎo)電劑、負(fù)極粘結(jié)劑、增稠劑；

29、在所述負(fù)極材料中，所述負(fù)極活性物質(zhì)的含量為91-98％，所述負(fù)極導(dǎo)電劑的含量為0-8％，所述負(fù)極粘結(jié)劑的含量為0.5-5％，所述增稠劑的含量為0.5-5％。

30、一種鋰離子二次電池的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：

31、將正極片、負(fù)極片和隔膜以疊片的方式制成電芯；

32、將電芯采用聚合物包裝，在85℃下真空烘烤24h，注入電解液，經(jīng)浸潤(rùn)、化成工藝后得到鋰離子二次電池。

33、本發(fā)明取得的技術(shù)效果為：

34、本發(fā)明的一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液含有磺酰結(jié)構(gòu)，能夠在正極/負(fù)極形成低阻抗的硫酸酯或硫酸鹽類sei膜，能有效降低電解液與正負(fù)極極片的接觸以及副反應(yīng)的發(fā)生；f形成內(nèi)層lif，左側(cè)環(huán)狀/不飽和官能團(tuán)能在有正極/負(fù)極優(yōu)先發(fā)生氧化或還原反應(yīng)形成保護(hù)膜；氰基可以絡(luò)合正極過渡金屬，有效抑制過渡金屬離子的溶出；從而減少高電壓下過渡金屬離子溶出、電解液被氧化、自放電和其它副反應(yīng)的發(fā)生，進(jìn)而提高循環(huán)、容量保持等性能，通過應(yīng)用特定種類的電解液添加劑、有機(jī)溶劑和鋰鹽配合，能夠有效改善鋰離子電池在高電壓下的循環(huán)性能，采用本發(fā)明的鋰離子電池電解液制備的鋰離子電池在高電壓下具有優(yōu)異的循環(huán)性能。

技術(shù)特征：

1.一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液，其特征在于：包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、亞硫酸乙烯酯、1,3-丙磺酸內(nèi)酯、1,3-丙烯基磺酸內(nèi)酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯中至少一種物質(zhì)和氰基磺酰胺化合物。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液，其特征在于：所述氰基磺酰胺化合物具有式（1）所示的結(jié)構(gòu)：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液，其特征在于：所述氰基磺酰胺化合物具有式（2）-式（12）中任意一個(gè)結(jié)構(gòu)式所示的結(jié)構(gòu)：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液，其特征在于：所述氰基磺酰胺化合物的含量為0.1-10％，所述電解液中鋰鹽的含量為7-15%。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液，其特征在于：所述氰基磺酰胺化合物的含量為0.5-5％。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液，其特征在于：所述有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯中的至少一種；

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液，其特征在于：所述有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物，所述碳酸乙烯酯的含量為15-30％。

8.一種鋰離子二次電池，其特征在于：包括電芯、電池外殼和權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的電解液。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種鋰離子二次電池，其特征在于：所述電芯包括正極片、負(fù)極片和隔膜；

10.一種鋰離子二次電池的制備方法，用于制備權(quán)利要求8中所述的鋰離子二次電池，其特征在于：所述制備方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于電池材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液和鋰離子二次電池，一種含有氰基磺酰胺化合物的鋰離子電池電解液，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、亞硫酸乙烯酯、1,3?丙磺酸內(nèi)酯、1,3?丙烯基磺酸內(nèi)酯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯中至少一種物質(zhì)和氰基磺酰胺化合物；一種鋰離子二次電池，包括電芯、電池外殼和電解液。本發(fā)明通過應(yīng)用特定種類的電解液添加劑、有機(jī)溶劑和鋰鹽配合，能夠有效改善鋰離子電池在高電壓下的循環(huán)性能，采用本發(fā)明的鋰離子電池電解液制備的鋰離子電池在高電壓下具有優(yōu)異的循環(huán)性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王德勇,王茂范,薄晉科,劉鵬
受保護(hù)的技術(shù)使用者：煙臺(tái)力華電源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19