CN106876786A - 电解液以及包括该电解液的锂离子电池 - Google Patents

电解液以及包括该电解液的锂离子电池 Download PDF

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Abstract

本申请涉及一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池，其中电解液包括锂盐、有机溶剂、添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为磷酸环酐类化合物，所述添加剂B为含有亚胺基团、碳化二亚胺基团以及氰基中的一种或多种的有机化合物。由于电解液中包含有添加剂A和添加剂B，应用到锂离子电池中后，提高了锂离子电池的循环性能，特别是提高了锂离子电池在45℃较高温度下的循环性能；另外，还能够提高锂离子电池在高温下的存储性能。

Description

电解液以及包括该电解液的锂离子电池
技术领域
本申请涉及锂离子电池技术领域，特别地涉及一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池。
背景技术
近年来，随着智能电子产品的快速发展，对锂离子电池的续航能力提出了更高的要求。为了提高锂离子电池的能量密度，开发高电压锂离子电池是有效方法之一。
目前，工作电压在4.35V以上的锂离子电池已成为众多科研单位和企业研究的热点。然而在高电压下，正极材料的氧化活性升高、稳定性下降，导致非水电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，进而分解产生气体。同时，正极活性材料中的过渡金属元素，例如镍、钴、锰等会发生还原反应而溶出，从而引起锂离子电池电化学性能进一步恶化。目前主要的解决方法是向电解液中加入成膜添加剂。这些添加剂能够在正极成膜，但会造成界面阻抗增加，导致电池中锂离子迁移扩散动力学性能降低，进而使得电池的倍率及循环性能衰减。
因此，确有必要开发一种在高电压下仍能使锂离子电池保持良好循环寿命、低阻抗和高温存储性能优异的电解液。
发明内容
为了解决上述问题，本申请人进行了锐意研究，结果发现：将包含添加剂A和添加剂B的电解液，其中所述添加剂A为磷酸环酐类化合物，所述添加剂B为含有亚胺基团、碳化二亚胺基团以及氰基中的一种或多种的有机化合物，将该电解液应用到锂离子电池中后，不仅能够提高锂离子电池的循环性能，而且能够提高锂离子电池在高温下的存储性能，从而完成本申请。
本申请的目的在于提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、添加剂A和添加剂B，其中，所述添加剂A为磷酸环酐类化合物，所述添加剂B为含有亚胺基团、碳化二亚胺基团以及氰基中的一种或多种的有机化合物。
本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池包括正极片、负极片、锂电池隔膜和本申请所提供的电解液。
本申请提供的电解液中由于包含有添加剂A和添加剂B，使得该电解液能够形成致密且厚度较小的固体电解质界面(SEI)膜，稳定了极片，并且大大的降低了阻抗，提高了锂离子电池的循环性能，特别是提高了锂离子电池在45℃较高温度下的循环性能。另外，本申请提供的电解液，应用到锂离子电池中后，还能够提高锂离子电池在高温下的存储性能。
具体实施方式
下面通过对本申请进行详细说明，本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。本申请的目的在于提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、添加剂A和添加剂B，其中，所述添加剂A为磷酸环酐类化合物，所述添加剂B为含有亚胺基团、碳化二亚胺基团以及氰基中的一种或多种的有机化合物。
上述所提到的磷酸环酐类化合物为一种或多种磷酸经分子间脱水缩合形成的具有环状结构的化合物，所述环状结构的化合物由磷原子和氧原子交替构成，且在磷原子上连接有磷氧双键，此外，在与磷原子相连接的单键上可根据实际需求和合理的情况连接其他基团进行修饰。
在上述电解液中，优选地，所述有机溶剂为选自乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯、丁烯碳酸酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1，4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯中的一种或多种。当然并不仅仅局限于上述所提到的具体的化合物，也可以是上述具体的化合物的卤代衍生物。
在上述电解液中，所述锂盐任选自有机锂盐或无机锂盐中的至少一种。特别地，所述锂盐中含有氟元素、硼元素、磷元素中的至少一种。
地，所述锂盐为选自六氟磷酸锂LiPF 6、四氟硼酸锂LiBF 4、高氯酸锂LiClO 4、三氟甲烷磺酸锂LiCF 3 SO 3、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂LiN(CF 3 SO 2)2(简写为LiTFSI)、双(氟磺酰)亚胺锂Li(N(SO 2 F)2(简写为LiFSI)、双草酸硼酸锂LiB(C 2 O 4)2(简写为LiBOB)、二氟草酸硼酸锂LiBF 2(C 2 O 4)(简写为LiDFOB)中的一种或多种。
优选地，所述锂盐在电解液中的摩尔浓度为0.5～3mol/L，进一步优选地，所述锂盐在电解液中的摩尔浓度为0.8～2.5mol/L，优选地，所述锂盐在电解液中的摩尔浓度为1～2mol/L。
在本申请中，电解液采用常规方法制备即可，例如将电解液中的各个物料混合均匀即可。
本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、锂电池隔膜和电解液，其中，电解液为本申请提供的电解液。
在上述锂离子电池中，所述正极片包括正极活性材料；所述负极片包括负极活性材料。其中，正极活性材料、负极活性材料的具体种类均不受到具体的限制，可根据需求进行选择。
优选地，所述正极活性材料为选自钴酸锂(LiCoO 2)和锂镍锰钴三元材料中的一种或多种。
优选地，所述负极活性材料选自石墨和硅中的一种或多种，其中，硅可选自硅纳米颗粒、硅纳米线、硅纳米管、硅薄膜、3D多孔结构硅以及中空多孔硅的一种或多种，但并不局限于上述所举出的硅。
在上述电解液中，所述锂电池隔膜的具体种类并不受到具体的限制，可选用锂离子电池中使用的任何常规锂电池隔膜材料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯以及上述聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯的多层复合膜，但并不限于上述所举出的锂电池隔膜材料。
本申请提供的锂离子电池的制备方法在本领域中是公知的，可以按现有的锂离子电池制备方法制造本申请所提供的锂离子电池。

Claims (4)

1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂、添加剂A和添加剂B，其中，所述添加剂A为磷酸环酐类化合物，所述添加剂B为含有亚胺基团、碳化二亚胺基团以及氰基中的一种或多种的有机化合物。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂A的含量为电解液的总重量的0.01％～5％；所述添加剂B的含量为电解液的总重量的0.01％～5％。
3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中还包括添加剂C，所述添加剂C选自碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1，2-二氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯中的至少一种。
4.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极片、负极片、锂电池隔膜和权利要求1到3任一所述的电解液。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019080258A1 (zh) * 2017-10-24 2019-05-02 广州天赐高新材料股份有限公司 锂二次电池电解液及其锂二次电池

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