專利名稱：鋰離子電池及其電解液的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鋰離子電池，尤其是一種能夠有效提高電池循環(huán)和存儲性能的鋰離子電池電解液。
背景技術：
鋰離子電池具有比能量高、工作電壓高、應用范圍寬、自放電率低、循環(huán)壽命長、無污染、安全性能好等獨特的優(yōu)勢，因此已作為新能源應用在多個領域中。有機電解液是鋰離子電池的重要組成部分，對電池的工作溫度、比容量、循環(huán)效率、安全性等主要性能有著重要的影響。在電解液的生產(chǎn)、儲存過程中，往往會由于干燥環(huán)境劣化、儲存設備密封性差或是使用的溶劑、鋰鹽中水分和游離酸偏高等多種原因而導致電解液中水分、游離酸偏高，以致影響電池的性能:若電解液中含有較多水分，水分子在高電壓充放電下分解，會造成電池性能劣化；游離酸過高，如氫氟酸會與鋰離子形成LiF，導致充放電過程中負極界面形成阻隔，電池內(nèi)阻增大，SEI膜被破壞，從而影響到負極材料鋰離子的正常嵌入和脫嵌，引起容量的衰減。如果能夠穩(wěn)定游離的質(zhì)子，使之失去反應活性，就能提高電池的穩(wěn)定性和循環(huán)壽命，因此研究開發(fā)能夠消除電解液中的含質(zhì)子雜質(zhì)(包括H2O和HF等)的功能添加劑，以在不增加成本的情況下有效提高電池的循環(huán)和存儲性能，成為了目前鋰離子電池研究的一大熱點。在現(xiàn)有技術中，有些文獻和專利提出將乙醇胺、六甲基二硅胺烷等胺類化合物或是硫氰酸酯、異硫氰酸酯類作為添加劑加入電解液中，因為這些化合物不僅具有良好的除水、除酸效果，還能有效地消除電解液調(diào)制后長期儲存的變色現(xiàn)象，從而可以提高電解液的儲存穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。但是，乙醇胺、硫氰酸酯和異硫氰酸酯類化合物不僅可燃、有毒，而且具有強刺激性、容易氧化，因此并不適宜在鋰離子電池電解液的工業(yè)生產(chǎn)中應用。

有鑒于此，確有必要提供一種能夠有效地提高電池的循環(huán)和存儲性能的鋰離子電池電解液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于:提供一種能夠有效提高電池循環(huán)和存儲性能的鋰離子電池電解液，以及使用上述電解液的鋰離子電池。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，發(fā)明人經(jīng)潛心研究發(fā)現(xiàn):現(xiàn)有技術中所使用的胺類或是硫氰酸酯類添加劑之所以能夠除水除酸，主要是因為其官能團胺基或-N=C=S基團中大多含有電負性大、含孤電子對并帶有部分負電荷的原子(N、O、S)，由于這些原子很容易和HF和氏0形成穩(wěn)定氫鍵，如:N…H -F(O) ,F(O) -H - N、S(0) -H - F或F(O) -H - C等，因此化合物才能在電解液中發(fā)揮穩(wěn)定劑的作用。另外，發(fā)明人在多年研發(fā)中還發(fā)現(xiàn)，含有多個氫鍵結(jié)合點的全氟烷基酰基三聚氰胺衍生物不僅低毒、廉價，而且也具備優(yōu)異的化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、阻燃性和低的表面張力，尤其全氟烷基?；矍璋费苌锝Y(jié)構中引入了多個電負性很強的氟、氮和氧原子，特別是氟原子，它和HF、H2O所形成F…H-F(O)氫鍵，相當穩(wěn)定，這些性質(zhì)對于全氟烷基?；矍璋费苌镒鳛殇囯x子電池電解液的添加劑非常有利?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供一種鋰離子電池電解液，其含有鋰鹽、非水有機溶劑和添加劑，所述添加劑包括全氟烷基?；矍璋费苌?，其結(jié)構通式(I)如下:
NHKP,
權利要求
1.一種鋰離子電池電解液，含有鋰鹽、非水有機溶劑和添加劑，其特征在于:所述添加劑包括全氟烷基?；矍璋费苌?，其結(jié)構通式(I)如下:
2.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于:所述通式(I)中的X、1、z優(yōu)選為同時為O或同時為I。
3.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于:所述全氟烷基酰基三聚氰胺衍生物優(yōu)選為N，N’，N’’-(1，3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，2-三氟乙酰胺)、N，N’，N’(I, 3, 5_ 二嚷-2,4,6_ 二基)二(2, 2, 2_ 二氣-N-(2, 2, 2_ 二氣乙酸基)乙酸胺)、N，N’，N’’-(l，3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，3，3，3-五氟丙酰胺)、N，N’，N，，_(l，3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，3，3，3_五氟-N-(2，2，3，3，3-五氟丙酰基)丙酰胺)、N，N’，N’’-(1，3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，3，3，4，4，4-七氟丁酰胺)、N，N’，N’’ - (1，3，5_ 二嚷-2,4,6_ 二基)二(2,2,3,3,4,4,4—b氣-N-(2, 2, 3, 3,4,4,4—b氣丁酸基)丁酸胺)、N，N’，N’’-(1，3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，10-nona十氟癸酰胺)中的一種或兩種。
4.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于:所述全氟烷基酰基三聚氰胺衍生物在電解液中的質(zhì)量含量為0.2% 3%。
5.根據(jù)權利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于:所述非水有機溶劑為碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、Y-丁內(nèi)酯(BL)、甲酸甲酯(MF)、甲酸乙酯(MA)、丙酸乙酯(EP)、四氫呋喃(THF)中的一種或幾種的組合；所述電解液中含有濃度不低于0.7mol/L的LiPF6。
6.一種鋰離子電池，包括正極片、負極片、間隔于相鄰正負極片之間的隔離膜，以及電解液，其特征在于:所述電解液為權利要求1至5中任一項所述的電解液。
7.氟烷基?；矍璋费苌镒鳛殇囯x子電池電解液添加劑的應用，其特征在于:所述全氟烷基?；矍璋费苌锞哂薪Y(jié)構通式(I):
8.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于:所述通式(I)中的x、y、z優(yōu)選為同時為O或同時為I。
9.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于:所述全氟烷基?；矍璋费苌飪?yōu)選為 N，N’，N’’-(1，3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，2-三氟乙酰胺)、N，N’，N’’-(1，3，5_ 三嚷 _2，4,6- 二基)二(2,2,2- 二氣-N- (2,2,2- 二氣乙酸基)乙酸胺)、N, N’，N’ ’ - (I, 3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，3，3，3-五氟丙酰胺)、N，N’，N’’ - (1，3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，3，3，3-五氟-N-(2，2，3，3，3-五氟丙?；?丙酰胺)、N，N’，N’’ - (I，3，5-三嗪-2,4,6-三基)三(2，2，3，3，4，4，4-七氟丁酰胺)、N，N，，N，，- (1，3，5-三嗪-2,4,6-三基)二(2, 2, 3, 3,4,4,4—b氣 _N_ (2, 2, 3, 3,4,4,4—b氣丁酸基)丁酸胺)、N, N’，N’ ’ - (I,3，5-三嗪-2，4，6-三基)三(2，2，3，3，4，4，5，5，6，6，7，7，8，8，9，9，10，10，ΙΟ-nona 十氟癸酰胺)中的一種或兩種。
10.根據(jù)權利要求7所述的應用，其特征在于:所述全氟烷基酰基三聚氰胺衍生物在電解液中的質(zhì)量含量為0.2 % 3%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子電池及其電解液，電解液中含有鋰鹽﹑非水有機溶劑和添加劑，添加劑包括全氟烷基?；矍璋费苌铩Ｅc現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明向鋰離子電池電解液中加入全氟烷基酰基三聚氰胺衍生物添加劑，該添加劑和電解液中的微量HF、H2O形成穩(wěn)定氫鍵，既不影響電池正、負極的相容性，還可以抑制LiPF6的水解和熱解反應，提高了電解液的貯存穩(wěn)定和循環(huán)性能，起到了保護SEI膜的作用，減少了電池在存儲和循環(huán)中的容量衰減；此外，該添加劑不僅低毒廉價，而且對電解液的粘度、電導率影響很小，既可以改善鋰離子電池的電化學性能和循環(huán)性能又不會增加成本。
文檔編號H01M10/0567GK103094615SQ201310026860
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2013年1月24日
發(fā)明者王可飛, 姜玲燕, 張耀, 陳杰, 鐘松才, 李素麗 申請人:寧德新能源科技有限公司