一種非水有機(jī)電解液及其制備方法和鋰離子二次電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供了一種非水有機(jī)電解液,包括:鋰鹽;非水有機(jī)溶劑;以及非水有機(jī)電解液添加劑,所述非水有機(jī)電解液添加劑為如式(I)所示的非水有機(jī)電解液添加劑和/或如式(II)所示的非水有機(jī)電解液添加劑,解決了現(xiàn)有技術(shù)中的非水有機(jī)電解液在滿充電高電壓(4.5V以上電壓)電池體系中易與正極活性材料發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致鋰離子二次電池循環(huán)性能下降、體積膨脹以及放電容量下降的問題的問題,該非水有機(jī)電解液能夠滿足4.5V及以上高電壓鋰離子二次電池用。本發(fā)明實施例還提供了上述非水有機(jī)電解液的制備方法以及包含上述非水有機(jī)電解液的鋰離子二次電池。
【專利說明】一種非水有機(jī)電解液及其制備方法和鋰離子二次電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋰離子二次電池領(lǐng)域,特別是涉及一種非水有機(jī)電解液及其制備方法和鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著鋰離子二次電池應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展,包括近年來大型儲能電站、高溫基站備電等新的應(yīng)用場景的引入,人們對具有高能量鋰離子二次電池的需求變得更加迫切。
[0003]為了實現(xiàn)鋰離子二次電池的高能量,一般通過提高鋰離子二次電池的工作電壓或研發(fā)高能量正極材料來實現(xiàn)。已經(jīng)報道的高電壓正極材料有LiCoP04、LiNiPO4, Li3V2PO4和LiNia5MnuO4等,其充電電壓平臺接近或高于5V,但與之匹配的非水有機(jī)電解液現(xiàn)有報道。目前常用的鋰離子二次電池的電解液主要為IM LiPF6溶解在碳酸酯類溶劑中,但其在滿充電高電壓(4.5V以上電壓)電池體系中,特別容易與正極活性材料發(fā)生副反應(yīng)進(jìn)而被氧化分解,導(dǎo)致鋰離子二次電池循環(huán)性能下降、體積膨脹以及放電容量下降,因此無法應(yīng)用于高電壓鋰離子二次電池體系。
[0004]2003年Shoichi Tsujioka等合成了二氟草酸硼酸鋰(LiODFB),用作成膜添加劑加入鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液中,當(dāng)鋰離子二次電池電壓達(dá)到4.5V左右時LiODFB在正極活性材料表面形成一層鈍化膜,從而抑制正極活性材料與非水有機(jī)電解液在高電壓下發(fā)生的副反應(yīng),但該鈍化膜致密,不利于Li+的移動,增加了 Li+在充放電過程中的遷移阻力,宏觀上表現(xiàn)為鋰離子二次電池的內(nèi)阻增加,造成電池充放電過程中容量的下降,進(jìn)而導(dǎo)致電池循環(huán)過程中容量保持率的降低;同時,LiODFB制備工藝復(fù)雜,對環(huán)境要求比較苛刻,嚴(yán)重限制了其在鋰離子二次電池上的應(yīng)用,并且其應(yīng)用于鋰離子二次電池時,將會增加鋰離子二次電池的酸度,尤其是在LiMn2O4材料中會由于Mn元素的溶出造成鋰離子二次電池高溫及循環(huán)性能的急劇下降。
[0005]近年來,有部分研究學(xué)者提出在非水有機(jī)電解液中添加抗氧化電位可到達(dá)5V以上的砜類、腈類、離子液體等高電壓溶劑,用以提高非水有機(jī)電解液的抗氧化性,進(jìn)而使得鋰離子二次電池可以在4.5V以上的電壓下進(jìn)行使用。但這些高電壓溶劑普遍粘度較大將導(dǎo)致非水有機(jī)電解液的電導(dǎo)率降低,同時,這些高電壓溶劑潤濕性較差,因此導(dǎo)致鋰離子二次電池放電容量下降。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]為解決上述問題,本發(fā)明實施例第一方面旨在提供一種非水有機(jī)電解液,用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的非水有機(jī)電解液在滿充電高電壓(4.5V以上電壓)電池體系中易與正極活性材料發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致鋰離子二次電池循環(huán)性能下降、體積膨脹以及放電容量下降的問題的問題,該非水有機(jī)電解液能夠滿足4.5V及以上高電壓鋰離子二次電池用。本發(fā)明實施例第二方面旨在提供上述非水有機(jī)電解液的制備方法。本發(fā)明實施例第三方面旨在提供一種包含上述非水有機(jī)電解液的鋰離子二次電池,該鋰離子二次電池具有高能量密度。[0007]第一方面,本發(fā)明實施例提供了一種非水有機(jī)電解液,包括:
[0008]鋰鹽;
[0009]非水有機(jī)溶劑;以及
[0010]非水有機(jī)電解液添加劑,所述非水有機(jī)電解液添加劑為如式(I)所示的非水有機(jī)電解液添加劑和/或如式(II)所示的非水有機(jī)電解液添加劑,
【權(quán)利要求】
1.一種非水有機(jī)電解液,其特征在于,包括: 鋰鹽; 非水有機(jī)溶劑;以及 非水有機(jī)電解液添加劑,所述非水有機(jī)電解液添加劑為如式(I)所示的非水有機(jī)電解液添加劑和/或如式(II)所示的非水有機(jī)電解液添加劑,
2.如權(quán)利要求1所述的一種非水有機(jī)電解液,其特征在于,所述如式(I)所示的非水有機(jī)電解液添加劑中札、R2和R3均為H,R4為
3.如權(quán)利要求1所述的一種非水有機(jī)電解液,其特征在于,所述如式(II)所示的非水有機(jī)電解液添加劑中R5和R6均為H,R7為
4.如權(quán)利要求1所述的一種非水有機(jī)電解液,其特征在于,按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計,所述非水有機(jī)溶劑占非水有機(jī)電解液的80~99.9%,非水有機(jī)電解液添加劑占非水有機(jī)電解液的0.1 ~15%。
5.如權(quán)利要求1所述的一種非水有機(jī)電解液,其特征在于,所述非水有機(jī)電解液還包括功能助劑,所述功能助劑為高溫添加劑、阻燃添加劑或過充添加劑。
6.一種非水有機(jī)電解液的制備方法,其特征在于,包括以下步驟: 將鋰鹽溶于非水有機(jī)溶劑中,加入非水有機(jī)電解液添加劑,所述非水有機(jī)電解液添加劑為如式⑴所示的非水有機(jī)電解液添加劑和/或如式(II)所示的非水有機(jī)電解液添加劑,攪拌,制得非水有機(jī)電解液,
7.如權(quán)利要求6所述的一種非水有機(jī)電解液的制備方法,其特征在于,所述如式(I)所示的非水有機(jī)電解液添加劑中%、R2和R3均為H,R4為
8.如權(quán)利要求6所述的一種非水有機(jī)電解液的制備方法,其特征在于,所述如式(II)所示的非水有機(jī)電解液添加劑中R5和R6均為H,R7為
9.如權(quán)利要求6所述的一種非水有機(jī)電解液的制備方法,其特征在于,按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計,所述非水有機(jī)溶劑占非水有機(jī)電解液的80~99.9%,非水有機(jī)電解液添加劑占非水有機(jī)電解液的0.1~15%。
10.一種鋰離子二次電池,其特征在于,包括:正極,正極包括能嵌入或脫出鋰離子的正極活性材料; 負(fù)極,負(fù)極包括能嵌入或脫出鋰離子的負(fù)極活性材料; 隔膜; 非水有機(jī)電解液,包括:鋰鹽、非水有機(jī)溶劑和非水有機(jī)電解液添加劑,所述非水有機(jī)電解液添加劑為如式(I)所示的非水有機(jī)電解液添加劑和/或如式(II)所示的非水有機(jī)電解液添加劑,
【文檔編號】H01M10/058GK103840210SQ201210486919
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月26日
【發(fā)明者】安偉峰 申請人:華為技術(shù)有限公司