一種鋰離子電池電解液及含有該電解液的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池電解液及含有該電解液的 鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池容量大、充電速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)，已廣泛用于日常生活的各類電子設(shè) 備上。一般來說，非水溶質(zhì)的鋰離子電池包括鋰負(fù)極、溶于有機(jī)溶劑中的鋰鹽以及電化學(xué)活 性正極材料。在充電過程中，鋰離子從正極通過電解液遷移至負(fù)極，而在放電過程中其流向 相反。大量研究顯示，縮短鋰離子電池使用壽命的主要原因是電極在高溫高壓環(huán)境下容易 與電解液發(fā)生反應(yīng)，造成電極材料損耗、電解液變質(zhì)，而且很多時(shí)候產(chǎn)生的大量氣體還會(huì)造 成電池體積膨脹，種種變化都容易導(dǎo)致電池性能變劣、使用壽命縮短。
[0003] 如中國專利03135640. 0中介紹了新型5V高壓正極材料，其工作電壓的提高，直接 整體提高了電池的使用功率，在應(yīng)用方面具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。而現(xiàn)階段，絕大多數(shù)的鋰電 池電解液體系只能在4. 5v及以下的電壓下穩(wěn)定使用，當(dāng)工作電壓達(dá)到4. 5v以上時(shí)，電解液 體系會(huì)發(fā)生氧化分解進(jìn)而使電池?zé)o法正常工作，因此，對(duì)高壓正極材料的應(yīng)用形成了極大 的障礙。同時(shí)，電池的循環(huán)性能降低。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明為解決現(xiàn)有的鋰離子電池電解液耐高壓性能及循環(huán)性能差的技術(shù)問題，提 供一種耐高壓性能及循環(huán)性能好的鋰離子電池電解液及含有該電解液的鋰離子電池。
[0006] 本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液，所述電解液包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑； 所述添加劑為
其中，所述&為-CH2CF3、-CF3、-N0 2、-S03、F和C1中的一種；所述R2為F和C1中的一 種；R3SF和C1中的一種。
[0007] 本發(fā)明還提供了本發(fā)明所述的鋰離子電池電解液的制備方法，在無氧條件下向容 器加入非水溶劑，然后加入鋰鹽和添加劑，混合得到所述電解液。
[0008] 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括，殼體、密封于所述殼體內(nèi)的電芯和電解 液；所述電解液為本發(fā)明所述的鋰離子電池電解液。
[0009] 本發(fā)明提供鋰離子電池電解液中，含有苯環(huán)上帶有一個(gè)強(qiáng)吸電子基團(tuán)的有機(jī)物添 加劑，而在氰基的鄰、間、對(duì)位的位置，可以被其他的強(qiáng)電負(fù)性基團(tuán)取代，如硝基，磺酸基等， 或者被強(qiáng)負(fù)電性的原子取代，如氟原子，氯原子等。此類有機(jī)物具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，與電解液 溶劑以及鋰鹽沒有化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)，作為高電壓鋰離子電池電解液添加劑，可以物 理形式在正極表面形成一層保護(hù)膜，且電壓越高，吸附能力越強(qiáng)，從而保護(hù)正極材料在充放 電過程中不會(huì)與電解液發(fā)生反應(yīng)而影響電池的循環(huán)性能，或者與電解液的分解產(chǎn)物反應(yīng)而 影響電池的循環(huán)性能。所述電解液可以提高高電壓電解液的在高電壓循環(huán)下的容量保持性 能，尤其是大倍率充放電下的容量保持率。
【附圖說明】
[0010] 圖1為實(shí)施例1和對(duì)比例1的電解液氧化分解電位圖； 圖2-圖11分別為實(shí)施例1-6和對(duì)比例1-4的循環(huán)效率圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 為了使本發(fā)明所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合 實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液，所述電解液包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑； 所述添加劑為
其中，所述&為-CH2CF3、-CF3、-N0 2、-S03、F和C1中的一種；所述R2為F和C1中的一 種；R3SF和C1中的一種。
[0013] 本發(fā)明鋰離子電池電解液，含有苯甲腈衍生物添加劑，此類添加劑電子云排布較 為集中，從而可以使得整個(gè)分子帶有負(fù)電，當(dāng)電池充電時(shí)，正負(fù)極兩邊形成壓差，使得分子 定向移動(dòng)到正極表面，從而保護(hù)正極不與電解液反應(yīng)，或者與電解液的分解產(chǎn)物反應(yīng)。故可 以提高電池在高電壓下的循環(huán)壽命，特別是在大倍率充放電循環(huán)下的容量保持率。
[0014] 本發(fā)明鋰離子電池電解液，含有苯甲腈衍生物添加劑可以顯著提高二次鋰離子電 池電解液的循環(huán)中放電容量保持率，從而使得高電壓電解液更好的應(yīng)用在高壓體系中，現(xiàn) 有高壓電解液雖可應(yīng)用在高壓體系中，但由于電解液在高電壓下會(huì)與正極表面發(fā)生反應(yīng)， 從而造成循環(huán)過程中的容量急速衰減，同時(shí)正極表面生成物使得電池體系的阻抗增大。，而 使用此種新型添加劑的電解液可供鋰離子電池在4. 5伏及更高電位下的充放電應(yīng)用，且能 夠保持高電位下的循環(huán)性能，同時(shí)，可以保證電池體系的內(nèi)阻在充放電過程中不會(huì)持續(xù)增 大。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子電池電解液，為了進(jìn)一步提高二次鋰離子電池電解液的 循環(huán)中放電容量保持率，優(yōu)選地，所述添加劑為
至少一種。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子電池電解液，優(yōu)選地，以電解液的總重量為基準(zhǔn)，所述添 加劑的含量為〇? l-10wt%，進(jìn)一步優(yōu)選為0? 5-5wt%。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子電池電解液，優(yōu)選地，以重量百分?jǐn)?shù)計(jì)，包括， 非水溶劑80-95% 鋰鹽1-20% 添加劑0. 1-10%。
[0018] 進(jìn)一步優(yōu)選為： 非水溶劑80-85% 鋰鹽13-17% 添加劑0. 5-5%。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子電池電解液，優(yōu)選地，所述非水溶劑為氟代碳酸乙烯 酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、甲酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸甲酯、乙 酸乙酯、1，3-丙烷磺酸內(nèi)酯、硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、己 二腈和丁二腈中的一種或幾種的混合；所述鋰鹽為L(zhǎng)iPF 6、LiC104、LiBF4、LiAsF6、LiSiF 6、 LiAlCl4、LiB0B、Li0DFB、LiCl、Life、LiI、LiCF 3S03、Li(CF3S02)3、Li(CF 3C02)2N、Li(CF3S02) 2N、 Li (S02C2F5) 2N和Li (S03CF3) 2N中的一種或幾種的混合。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明所述的鋰離子電池電解液，優(yōu)選地，所述非水溶劑為氟代碳酸乙烯酯 和碳酸甲乙酯；所述鋰鹽為L(zhǎng)iPF 6。
[0021] 本發(fā)明還提供了一種本發(fā)明述的鋰離子電池電解液的制備方法，在無氧條件下向 容器加入非水溶劑，然后加入鋰鹽和添加劑，混合得到所述電解液。
[0022] 本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括，殼體、密封于所述殼體內(nèi)的電芯和電解 液；所述電解液為本發(fā)明所述的鋰離子電池電解液。
[0023] 下面應(yīng)用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0024] 實(shí)施例1 1、制備電解液 在手套箱中分別FEC和EMC混合均勻得到溶劑，然后加入LiPF6和對(duì)三氟甲基苯甲腈， 得到電解液 Al。FEC :EMC=3 :7 (V:V)，LiPF6 的濃度為 lmol. I71， 溶劑：1^??6:對(duì)三氟甲基苯甲腈=85:14:1。
[0025] 2、制備鋰離子電池 以70 :15 :15的正極材料（LiNi^Mr^A)、導(dǎo)電劑（乙炔黑)、粘結(jié)劑（PVDF)制備正極， 以鋰片為負(fù)極，電解液為電解液A1，采用Celgard2300型微孔隔膜在氬氣手套箱中組裝成 扣式電池S1。
[0026] 實(shí)施例2 1、制備電解液 在手套箱中分別FEC和EMC混合均勻得到溶劑，然后加入LiPF6和對(duì)三氟甲基苯甲腈， 得到電解液 A2。FEC :EMC=3 :7(V:V)，LiPF6 的濃度為 lmol. L-1， 溶劑：1^??6:對(duì)三氟甲基苯甲腈=82:13:5。
[0027] 2、制備鋰離子電池 以80 :10 :10的正極材料（LiNi^Mni.A)、導(dǎo)電劑（乙炔黑)、粘結(jié)劑（PVDF)制備正極，以 鋰片為負(fù)極，電解液為電解液A2,采用Celgard2300型微孔隔膜在氬氣手套箱中組裝成扣 式電池S2。
[0028] 實(shí)施例3 1、制備電解液 在手套箱中分別FEC和EMC混合均勻得到溶劑，然后加入LiPF6和對(duì)三氟甲基苯甲腈， 得到電解液 A3。FEC :EMC=3 :7(V:V)，LiPF6 的濃度為 lmol. L' 溶劑：1^?6:對(duì)三氟甲基苯甲腈=86:4:10。
[0029] 2、制備鋰離子電池 以90 :5 :5的正極材料（LiNi^Mni.A)、導(dǎo)電劑（乙炔黑)、粘結(jié)劑（PVDF)制備正極，以鋰 片為負(fù)極，電解液為電解液A3,采用Celgard2300型微孔隔膜在氬氣手套箱中組裝成扣式 電池S3。
[0030] 實(shí)施例4 1、制備電解液 在手套箱中分別FEC和EMC混合均勻得到溶劑，然后加入LiPF6和對(duì)三氟甲基苯甲腈， 得到電解液 A4。FEC :EMC=3 :7(V:V)，LiPF6 的濃度為 lmol. L-1， 溶劑：LiPF6 :對(duì)硝基-苯甲腈=82. 5:17:0. 5。
[0031] 2、制備鋰離子電池 以80 :10 :10的正極材料（LiNi^Mni.A)、導(dǎo)電劑（乙