一种电解液添加剂、电解液及锂电池的制作方法

1.本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种电解液添加剂、电解液及锂电 池。


背景技术：

2.锂离子电池作为一种发展迅猛的储能装置，因具有较高的能量密度、优 异的循环性能而广泛应用于3c领域以及动力电池领域。然而近年来动力电 池的里程焦虑、使用寿命等因素在一定程度上限制了其发展。
3.锂离子电池单体主要由正极材料、负极材料、电解液和隔膜组成，其 中电解液通常由锂盐、有机溶剂按照一定比例配制而成，被称为锂离子电池 的“血液”，与电池循环寿命、高低温性能、安全性等密切相关。
4.锂离子电池首次充放电的情况下，电解液能在电极表面形成一层钝化 层，这层钝化层也被称之为sei膜。该膜是良好的锂离子导体和不良的电子 导体，抑制了耗锂反应的继续进行，起到了保护电极的作用。均一、致密、 稳定、低阻抗和良好粘附力的性质优良的固体电解质相界膜(sei)有利于改善 电池的电化学性能。常规循环状况下，电解液会在正负极表面发生副反应而 导致电池电化学性能的衰减；为了克服上述缺陷，领域内研究者进行了大量 研究。其中，电解液添加剂即是一项重要的研究内容，进一步提高锂离子电 池的循环寿命已成为理论和应用电化学研究领域的焦点。本领域需要不断对 锂离子电池电解液进行改进，提高锂离子电池的循环寿命。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是提高锂离子电池的循环性能，并提供至少后面将说 明的优点。
6.本发明的技术方案如下：
7.一种基于电解液添加剂，所述电解液添加剂结构式通如式i所示：
[0008][0009]
其中r1、r2、r3、r4、r5选自氢、三甲硅、苯基、氰基、烯基、烷基 及卤原子中的一种。
[0010]
进一步的，所述的电解液添加剂为如下结构式中的一种或两种以上混 合：
[0011][0012][0013]
本技术的另一方面，提供一种电解液，所述电解液包括非水有机溶剂， 锂盐和权利要求1或2所述的电解液添加剂，所述电解液添加剂含量在所述 电解液中的含量为0.1％-5％，以所述电解液的总重量计。
[0014]
进一步的，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲 酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、亚硫酸二甲 酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、环氧乙烷、乙酸乙酯、乙酸甲 酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯中的至少一种。
[0015]
进一步的，所述非水有机溶剂在所述电解液中的含量为80％-90％，以所 述电解液的总重量计。
[0016]
进一步的，所述的锂盐为六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼 酸锂、二草
酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、甲级磺酸锂、三氟甲基硼酸锂中的 至少一种。
[0017]
进一步的，所述锂盐的含量占所述电解液总质量分数的5％-15％。
[0018]
本技术的另一方面，提供一种锂电池，所述锂电池含有权利要求3-7任 一所述的电解液。
[0019]
本发明的有益效果：
[0020]
1、本发明提供的基于电解液添加剂，其中含有异氰酸酯基团，具有较 强的亲电活性，可与化学吸附的含氧基团反应稳定sei膜，可捕获电解液中 的水和hf。
[0021]
2、本发明提供的添加剂，磺酰基具有良好的成膜性和高的介电常数， 能在电极表面形成稳定的界面膜，提高离子电导率。
[0022]
3、本发明提供的添加剂，苯基良好的溶解性，具有高的闪电、沸点和 氧化电位，可有效提电池稳定性。
[0023]
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将 通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
[0024]
以下实施例旨在对本发明内容做进一步详细说明，而不是对本发明权利 要求保护范围的限制。
[0025]
实施例1电解液的制备
[0026]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:60:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入0.1％的添加剂 i-1，混合均匀备用。
[0027]
实施例2电解液的制备
[0028]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:57:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入3％的添加剂i
‑ꢀ
2，混合均匀备用。
[0029]
实施例3电解液的制备
[0030]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:55:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入0.1％的添加剂 i-3，混合均匀备用。
[0031]
实施例4电解液的制备
[0032]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:59:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入1％的添加剂化 i-4，混合均匀备用。
[0033]
实施例5电解液的制备
[0034]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:57:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入3％的添加剂i
‑ꢀ
5，混合均匀备用。
[0035]
实施例6电解液的制备
[0036]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:
55:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入5％的添加剂i
‑ꢀ
6，混合均匀备用。
[0037]
实施例7电解液的制备
[0038]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:59:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入1％的添加剂i
‑ꢀ
7，混合均匀备用。
[0039]
实施例8电解液的制备
[0040]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:57:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入3％的添加剂化 i-8，混合均匀备用。
[0041]
实施例9电解液的制备
[0042]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:57:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计，加入3％的添加剂i
‑ꢀ
9，混合均匀备用。
[0043]
对比例1电解液制备
[0044]
在水含量小于1ppm，氧含量小于2ppm的手套箱中，将非水有机溶剂 按质量比20:60:20的碳酸乙烯酯ec：碳酸甲乙酯emc：碳酸二甲酯dec 混合均匀,加入13.5％的lipf6，以电解液质量100％计。
[0045]
对比例与实施例的区别在于，对比例电解液中未加入电解液添加剂。
[0046]
电池的制备：
[0047]
本组实施例中所用的锂离子电池由正极片、负极片、隔膜、电解液以及 结构件构成。
[0048]
其中，正极片包括正极集流体和正极集流体表面的正极膜片，负极片包 括负极集流体和负极集流体表面的负极膜片，正极膜片包括正极活性物质、 导电剂和粘结剂，负极片包括负极活性物质、导电剂和粘结剂，正极活性物 质为磷酸铁锂，负极活性物质为人造石墨。分别采用实施例1-9的电解液以 及对比例1的电解液，制成锂离子电池1，电池2，电池3，电池4，电池 5，电池6，电池7，电池8，电池9和对比例电池10。
[0049]
电化学性能测试：
[0050]
分别对电池1，电池2，电池3，电池4，电池4，电池5，电池6，电池 7，电池8，电池9和对比例电池10在充放电测试仪上进行电化学性能测 试。
[0051]
在室温25
±
2℃，将实施例电池1～9和对比例电池10按0.5c恒电流充 电至3.65v,然后恒压充电至截止电流0.01c，静置5分钟。按0.5c恒电流放 电至2.5v，记下首次循环放电容量。依次循环200次后，计算首次充放电效 率和200次后锂离子电池容量保持率：
[0052]
200次循环容量保持率(％)＝(第200次循环放电容量/第1次循环放 电容量)
×
100％
[0053]
表1，实施例电池1～9和对比例电池a10的电化学性能测试表
[0054][0055]
由表1数据可知，实施例电池1～9与对比例电池10对比，加入苯基磺 酰基异氰酸酯类添加剂，在循环200次后依然有良好的容量保持率，说明该 添加剂可以明显提高锂离子电池的循环性能以及电容量保持率。
[0056]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式 中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域 的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围 所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。