一种锂电池电解液和锂离子电池的制作方法

本文涉及锂离子电池技术，尤指一种锂电池电解液和锂离子电池。

背景技术：

1、随着锂电池技术的进步，对能量密度的要求越来越高，正极多采用ni8系以上高镍体系，但是高镍体系会在脱嵌锂过程中产生氧化活性较高的单线态氧，氧化电解液导致大量产气，负极多采用si/gr复合，硅颗粒在循环过程中的破碎，进而导致sei膜重构，电解液加速消耗产气。

2、目前能够抑制产气的添加剂种类很多，例如硫系添加剂如ps、pst等，硼酸酯类添加剂tmsb、teb等，还有腈类和亚磷酸酯类等；但是上述添加剂缺点会明显的恶化界面阻抗，例如ps，和腈类添加剂，还会恶化循环性能。

技术实现思路

1、以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制本申请的保护范围。

2、本申请第一个方面提供了一种锂电池电解液，包括含膦添加剂，所述含膦添加剂为具有通式（i）所示的化合物

3、i。

4、在一种示例性实施例中，所述含膦添加剂中，r1、r2、r3、r4分别独立地选自取代或未取代的烷基、烷基酰基、炔基、烯基、环烷基、芳香基中的任意一种。

5、在一种示例性实施例中，当r1、r2、r3、r4分别独立地选自取代的烷基、烷基酰基、炔基、烯基、环烷基、芳香基中的任意一种时，取代基为卤素（例如氟代烷基）、氰基、异氰酸酯基中的至少一种。

6、在一种示例性实施例中，所述烷基为c1-c6的直链或支链的烷基；所述烷基酰基为c1-c6的烷基酰基（例如甲酰基、乙酰基等）；所述炔基为c2-c4的炔基；所述烯基为c2-c4的烯基；所述环烷基为c3-c6的环烷基；所述芳香基为c6-c18的芳基或c5-c18的杂芳基。

7、在一种示例性实施例中，所述含膦添加剂选自以下化合物中的至少一种：

8、

9、1,2-双(二苯基膦)乙烷，

10、

11、1,2-双(二环己基膦基)-乙烷，

12、

13、1,2-双(二甲基膦)乙烷，

14、

15、1,2-双(二乙基膦)乙烷，

16、

17、1,2-双(二叔丁基膦)乙烷，

18、

19、1,2-双(二-2-吡啶基膦)乙烷，

20、

21、1,2-双(二异丙基膦基)乙烷。

22、在一种示例性实施例中，所述含膦添加剂在所述锂电池电解液中的质量分数为0.05%-1.5%；

23、优选地，为0.1%至1%；

24、更优选地，为0.1%至0.5%。

25、在一种示例性实施例中，所述锂电池电解液还包括其他添加剂、溶剂和锂盐。

26、在一种示例性实施例中，所述其他添加剂在所述锂电池电解液中的质量分数为0.5%-15%；优选地，为2%-10%。

27、在一种示例性实施例中，所述其他添加剂选自氟代碳酸乙烯酯(fec)、四氟硼酸锂(libf4)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)、异氰酸酯(hdi)、己烷三腈(htcn)、亚乙烯碳酸酯(vc)、硫酸乙烯酯(dtd)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(tmsp)、磷酸三炔丙酯(tpp)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、双草酸硼酸锂(libob)、二氟二草酸磷酸锂(odfp)、甲烷二磺酸亚甲酯(mmds)、1,3-丙烷磺酸内酯(ps)中的一种或多种；

28、任选地，所述其他添加剂为亚乙烯碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、二氟二草酸磷酸锂。

29、在一种示例性实施例中，所述其他添加剂中，亚乙烯碳酸酯在所述锂电池电解液中的质量分数为0.1%-0.8%，氟代碳酸乙烯酯在所述锂电池电解液中的质量分数为2%-10%，1,3-丙烷磺酸内酯在所述锂电池电解液中的质量分数为0.3%-1.5%，二氟二草酸磷酸锂在所述锂电池电解液中的质量分数为0.3%-1%；

30、优选地，亚乙烯碳酸酯在所述锂电池电解液中的质量分数为0.5%，氟代碳酸乙烯酯在所述锂电池电解液中的质量分数为5%，1,3-丙烷磺酸内酯在所述锂电池电解液中的质量分数为0.5%，二氟二草酸磷酸锂在所述锂电池电解液中的质量分数为0.8%。

31、在一种示例性实施例中，所述溶剂选自碳酸酯类、羧酸酯类中的一种或两种；

32、任选地，所述溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯中的至少三种。

33、在一种示例性实施例中，所述溶剂为质量比为(15-25):(5-15):(65-75)的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯；

34、优选地，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯的质量比为20:10:70。

35、在一种示例性实施例中，所述锂盐选自六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂的至少一种；

36、任选地，所述锂盐为质量比为(4-10):(0-6)的六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂；

37、优选地，六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂的质量比为7:3。

38、在一种示例性实施例中，所述锂盐在所述锂电池电解液中的摩尔浓度为0.5mol/l至2mol/l，优选地为1-1.5mol/l。

39、本申请第二个方面提供了一种锂离子电池，包括上述锂电池电解液、隔膜、负极极片和正极极片，所述隔膜处于所述正极极片和所述负极极片之间。

40、在一种示例性实施例中，所述负极极片为硅负极，所述硅负极中的活性材料包括硅材料。

41、在一种示例性实施例中，所述硅负极中的硅材料选自纳米单质硅、氧化亚硅、碳化硅、硅基合金中的至少一种。

42、在一种示例性实施例中，所述硅材料占所述硅负极中的活性材料的质量分数为5%-15%；

43、优选地，为10%。

44、与现有相关技术相比，本申请具有以下技术效果：

45、本申请提供了一种电解液方案，其含有式i的含膦添加剂，能够抑制电芯产气，提升高温循环和存储能力，不会恶化界面阻抗；所述含膦添加剂在电解液中会在正极以及负极上发生氧化聚合或还原聚合反应，在正负极的表面形成具有高离子电导的致密表面膜，该表面膜具有一定离子通透性的同时又能够将电解液与氧化性较强的正极隔离(或还原性较强的负极隔离)，不恶化界面阻抗的同时减少了电解液中的溶剂在高温下与极片的副反应。

46、本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得明显的，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来实现和获得。

1.一种锂电池电解液，包括含膦添加剂，所述含膦添加剂为具有通式（i）所示的化合物

2.根据权利要求1所述的锂电池电解液，其中，所述烷基为c1-c6的直链或支链的烷基；所述烷基酰基为c1-c6的烷基酰基；所述炔基为c2-c4的炔基；所述烯基为c2-c4的烯基；所述环烷基为c3-c6的环烷基；所述芳香基为c6-c18的芳基或c5-c18的杂芳基。

3.根据权利要求1或2所述的锂电池电解液，其中，当r1、r2、r3、r4分别独立地选自取代的烷基、烷基酰基、炔基、烯基、环烷基、芳香基中的任意一种时，取代基为卤素、氰基、异氰酸酯基中的至少一种。

4.根据权利要求1或2所述的锂电池电解液，其中，所述含膦添加剂选自以下化合物中的至少一种：

5.根据权利要求1或2所述的锂电池电解液，其中，所述锂电池电解液还包括其他添加剂、溶剂和锂盐。

6.根据权利要求5所述的锂电池电解液，其中，所述其他添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、四氟硼酸锂、三（三甲基硅烷）硼酸酯、异氰酸酯、己烷三腈、亚乙烯碳酸酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、磷酸三炔丙酯、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3-丙烷磺酸内酯中的一种或多种；和/或

7.根据权利要求6所述的锂电池电解液，其中，所述其他添加剂为亚乙烯碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯和二氟二草酸磷酸锂；和/或

8.一种锂离子电池，包括权利要求1至7中任一项所述的锂电池电解液、隔膜、负极极片和正极极片，所述隔膜处于所述正极极片和所述负极极片之间。

9.根据权利要求8所述的锂离子电池，其中，所述负极极片为硅负极。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其中，所述硅负极中的硅材料选自纳米单质硅、氧化亚硅、碳化硅、硅基合金中的至少一种。