一種鋰離子電池非水電解液及鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池電解液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池非水電解液及 鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前非水電解液鋰離子電池已經(jīng)越來(lái)越多地被用于3C消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品市場(chǎng)，并 且隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，非水電解液鋰離子電池作為汽車(chē)的動(dòng)力電源系統(tǒng)也越來(lái)越普 及。雖然這些非水電解液電池已經(jīng)實(shí)用化，但在耐久性使用上還無(wú)法讓人滿意，特別是在高 溫45°C下使用壽命較短。特別是對(duì)于動(dòng)力汽車(chē)和儲(chǔ)能系統(tǒng)，非水電解液鋰離子電池要求在 寒冷地區(qū)也能正常工作，更要兼顧高低溫性能。
[0003] 在非水電解液鋰離子電池中，非水電解液是影響電池高低溫性能的關(guān)鍵因素，特 別地，非水電解液中的添加劑對(duì)電池高低溫性能的發(fā)揮尤其重要。目前實(shí)用化的非水電解 液，使用的是傳統(tǒng)的成膜添加劑如碳酸亞乙烯酯（VC)來(lái)保證電池優(yōu)異的循環(huán)性能。但VC 的高電壓穩(wěn)定性較差，在高電壓高溫條件下，很難滿足45°C循環(huán)的性能要求。
[0004] 專(zhuān)利文獻(xiàn)US6919141B2公開(kāi)一種含不飽和鍵的磷酸酯非水電解液添加劑，該 添加劑可以降低鋰離子電池的不可逆容量，提高鋰電池的循環(huán)性能。類(lèi)似地，專(zhuān)利文獻(xiàn) 201410534841. 0也公開(kāi)了一種含三鍵的磷酸酯化合物新型成膜添加劑，其不僅可以改善高 溫循環(huán)性能，還能明顯改善儲(chǔ)存性能。但本領(lǐng)域的科技工作者在研究中發(fā)現(xiàn)，三鍵的磷酸酯 添加劑在電極界面所形成的鈍化膜導(dǎo)電性較差，導(dǎo)致界面阻抗較大，明顯劣化了低溫性能， 抑制了非水鋰離子電池在低溫條件下的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種高溫特性好且阻抗低的鋰離子電池非水電解液，進(jìn)一步提供一種 包括上述鋰離子電池非水電解液的鋰離子電池。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池非水電解液，包括非水有機(jī) 溶劑、鋰鹽和添加劑，上述添加劑包括含有以下化合物（A)和（B)的物質(zhì)：
[0007]
其中R1、私為分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1-4的 烴基，且&、R2、R3中至少一個(gè)為含有叁鍵的不飽和烴基；
[0008] (B)三（三甲基硅烷）磷酸酯。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述化合物（A)占上述電解液總重量的 0. 1 %~2%，優(yōu)選0.2%~1 %;上述化合物（B)占上述電解液總重量的0. 1 %~5%，優(yōu)選 0?2% ~1%〇
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述化合物（B)占上述電解液的重量與上述化 合物（A)占上述電解液的重量之間的比值等于或大于0.2。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述化合物（A)選自如下化合物1~6中的一 種或多種，
[0013] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述非水有機(jī)溶劑為環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯 的混合物，上述環(huán)狀碳酸酯選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一種或兩種以 上，上述鏈狀碳酸酯選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一種或兩 種以上。
[0014] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述鋰鹽選自LiPF6、LiBF 4、LiSbF6、LiAsF6、 LiN (SO2CF3) 2、LiN (SO2C2F5) 2、LiC (SO2CF3) 3和 LiN (SO 2F) 2中的一種或兩種以上。
[0015] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述添加劑還包括碳酸亞乙烯酯、1，3-丙烷磺 內(nèi)酯、氟代碳酸乙烯酯和乙烯基碳酸乙烯酯中的一種或兩種以上。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和置于正極 與負(fù)極之間的隔膜，還包括第一方面的鋰離子電池非水電解液。
[0017] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述正極選自LiCo02、LiNi0 2、LiMn2Ozp LiCo1 ,MyO2^iNi1 yMy02、LiMn2 yMy04和 LiNi XCoyMnzM1 x y z02中的一種或兩種以上，其中，M選自 Fe、Co、Ni、Mn、Mg、Cu、Zn、Al、Sn、B、Ga、Cr、Sr、V 和 Ti 中的一種或兩種以上，且 0 彡 y 彡 1， l?0^z^1?x+y+z^ 1〇
[0018] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述鋰離子電池的充電截止電壓大于或等于 4. 35V〇
[0019]本發(fā)明的鋰離子電池非水電解液中含有化合物（A)，能在正、負(fù)極成膜，有效地保 護(hù)正、負(fù)極，提高鋰離子電池的高溫性能，特別是高溫循環(huán)性能；還含有三（三甲基硅烷）磷 酸酯，主要是降低電池阻抗，提高電池低溫性能。本發(fā)明的鋰離子電池非水電解液通過(guò)化合 物（A)和三（三甲基硅烷）磷酸酯的組合，使得鋰離子電池獲得較低的阻抗、較好的低溫性 能和高溫性能。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供一種鋰離子電池非水電解液，包括非水有機(jī)溶劑、鋰 鹽和添加劑，上述添加劑包括含有以下化合物（A)和（B)的物質(zhì)：
[0022]
其中Ri、R2、R3分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1-4的 烴基，且&、R2、R3中至少一個(gè)為含有叁鍵的不飽和烴基；
[0023] (B)三（三甲基硅烷）磷酸酯。
[0024] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上述化合物（A)占上述電解液總重量的 0. 1 %~2%，優(yōu)選0.2%~1 %;上述化合物（B)占上述電解液總重量的0. 1 %~5%，優(yōu)選 0?2% ~1%〇
[0025] 本發(fā)明的上述實(shí)施方案中加入0. 1%~2%的化合物（A)，能在正、負(fù)極成膜，有效 地保護(hù)正、負(fù)極，提高鋰離子電池的高溫性能，特別是高溫循環(huán)性能。當(dāng)化合物（A)的含量 小于0. 1%時(shí)，其在正、負(fù)極的成膜效果較差，對(duì)性能起不到應(yīng)有的改善作用；當(dāng)其含量大 于2%時(shí)，其在電極界面的成膜較厚，會(huì)嚴(yán)重增大電池阻抗，劣化電池性能。
[0026] 本發(fā)明的上述實(shí)施方案中加入三（三甲基硅烷）磷酸酯（TMSP)，主要是降低電池 阻抗，提高電池低溫性能，當(dāng)其含量小于0. 1%時(shí)，其降低阻抗的效果有限，不能有效提高電 池的低溫性能；當(dāng)其含量高于5%時(shí)，其會(huì)劣化高溫性能。
[0027] 本發(fā)明的上述實(shí)施方案中通過(guò)化合物（A)和TMSP的組合，使得鋰離子電池獲得較 低的阻抗、較好的低溫性能和高溫性能。
[0028] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上述化合物（B)占上述電解液的重量與上述化 合物（A)占上述電解液的重量之間的比值等于或大于0.2。當(dāng)比值小于0.2時(shí)，其降低阻抗 的效果有限，不能有效提高電池的低溫性能。
[0029] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上述化合物（A)選自如下化合物1~6中的一 種或多種，
[0030]
[0031] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上述非水有機(jī)溶劑為環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯 的混合物，上述環(huán)狀碳酸酯選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的一種或兩種以 上，上述鏈狀碳酸酯選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一種或 兩種以上。
[0032] 采用高介電常數(shù)的環(huán)狀碳酸酯有機(jī)溶劑與低粘度的鏈狀碳酸酯有機(jī)溶劑的混合 液作為鋰離子電池電解液的溶劑，使得該有機(jī)溶劑的混合液同時(shí)具有高的離子電導(dǎo)率、高 的介電常數(shù)及低的粘度。
[0033] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上述鋰鹽選自LiPF6、LiBF4、LiSbF 6、LiAsF6、 LiN (SO2CF3) 2、LiN (SO2C2F5) 2、LiC (SO2CF3) 3和 LiN (SO 2F) 2中的一種或兩種以上，所述鋰鹽優(yōu) 選的是LiPF6S LiPF 6與其它鋰鹽的混合物。
[0034] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上述添加劑還包括碳酸亞乙烯酯（VC)、1，3_丙 烷磺內(nèi)酯（1，3-PS)、氟代碳酸乙烯酯（FEC)和乙烯基碳酸乙烯酯（VEC)中的一種或兩種以 上。
[0035] 上述成膜添加劑能在石墨負(fù)極表面形成更穩(wěn)定的SEI膜，從而顯著提高了鋰離子 電池的循環(huán)性能。
[0036] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案提供一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和置于正極與負(fù)極 之間的隔膜，還包括第一方面的鋰離子電池非水電解液。
[0037] 在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，上述正極選自LiCo02、LiNi02、LiMn 204、 LiCo1 ,MyO2^iNi1 yMy02、LiMn2 yMy04和 LiNi XCo