一種電解液及使用該電解液的鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本申請涉及一種非水電解液及使用該非水電解液的鋰離子電池，該電解液含有有機溶劑、鋰鹽和添加劑。所述有機溶劑中，碳酸乙烯酯在有機溶劑中的質(zhì)量百分含量為0～10％；所述添加劑中含有氟代碳酸乙烯酯和羧酸酯類化合物；所述氟代碳酸乙烯酯在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為5％～30％，所述羧酸酯類化合物在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為0.1％～50％。所述電解液通過控制溶劑中易產(chǎn)氣溶劑碳酸乙烯酯的含量及向電解液中添加可改善電極/電解液界面的羧酸酯類添加劑，抑制了電解液的分解，減少了電池的產(chǎn)氣量，從而改善鋰離子電池的高溫存儲性能。
【專利說明】-種電解液及使用該電解液的鋰離子電池

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鋰離子電池的領(lǐng)域，涉及一種可改善鋰離子電池高溫存儲性能的電解 液及含有該電解液的鋰離子電池。

【背景技術(shù)】
[0002] 鋰離子電池的高能量密度、長循環(huán)壽命、寬工作溫度范圍及綠色環(huán)保已使得其成 為目前移動電子設(shè)備的主要能源。但是，近幾年來移動電子設(shè)備特別是智能手機（更輕、更 ?。┑娘w速發(fā)展，也對鋰離子電池的能量密度提出了更高的需求。
[0003] 為了提高鋰離子電池的能量密度，目前常用的兩種方法分別是提高正極材料的工 作電壓和使用具有更高放電容量的負極材料。其中，Si或Sn及其合金負極材料因為其遠高 于石墨的理論比容量（4200mAh/g)使得其成為提高鋰離子電池能量密度的一個重要發(fā)展 方向。然而與石墨陽極體系相比，Si或Sn及其合金陽極體系在高溫條件下非常容易產(chǎn)氣， 主要原因可能是Si或Sn及其合金陽極表面的SEI膜在在高溫存儲過程中極易發(fā)生破壞： 一方面SEI膜的破壞導致了溶劑在陽極表面的還原分解產(chǎn)氣；另一方面一些陰極保護添加 劑在陽極表面的還原導致陰極無法得到有效保護，使得電解液氧化分解產(chǎn)氣。
[0004] 有鑒于此，確有必要提供一種可改善Si或Sn及其合金陽極鋰離子電池高溫存儲 性能的電解液。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本申請的一個方面，提供了一種非水電解液，該非水電解液能夠提高陽極中 含有硅元素和/或錫元素的鋰離子電池高溫存儲性能。
[0006] 所述非水電解液，含有有機溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于：
[0007] 所述有機溶劑含有在有機溶劑中的質(zhì)量百分含量為0?10%的碳酸乙烯酯；
[0008] 所述添加劑中含有氟代碳酸乙烯酯和羧酸酯類化合物；
[0009] 所述氟代碳酸乙烯酯在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為5%?30%，所述羧酸酯 類化合物在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為0. 1 %?50%。
[0010] 本申請中，碳酸乙烯酯在有機溶劑中的質(zhì)量百分含量=100% X (碳酸乙烯酯的 質(zhì)量/有機溶劑質(zhì)量）；氟代碳酸乙烯酯在非水電解液中的質(zhì)量百分含量=100% X (氟代 碳酸乙烯酯的質(zhì)量/非水電解液的總質(zhì)量）；羧酸酯類化合物在非水電解液中的質(zhì)量百分 含量=100% X (羧酸酯類化合物的質(zhì)量/非水電解液的總質(zhì)量）。
[0011] 優(yōu)選地，所述非水電解液由有機溶劑、鋰鹽和添加劑組成。
[0012] 所述添加劑在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為10%?85%。優(yōu)選地，所述添加 劑在非水電解液中的質(zhì)量百分含量范圍上限任選自60%、40%、30%、29%、22%，下限任選 自16%、18%、20%。進一步優(yōu)選地，所述添加劑在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為10%? 40%。
[0013] 所述有機溶劑在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為10%?80%。優(yōu)選地，所述有 機溶劑在非水電解液中的質(zhì)量百分含量范圍的上限任選自78 %、75 %、72 %，下限任選自 40 %、50 %、55 %、60 %、65 %。進一步優(yōu)選地，所述有機溶劑在非水電解液中的質(zhì)量百分含 量為50%?80%。
[0014] 所述鋰鹽在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為5 %?20%。優(yōu)選地，所述鋰鹽在 非水電解液中的質(zhì)量百分含量范圍的上限任選自18%、15%、12%，下限任選自5%、？％、 9 % 〇
[0015] 優(yōu)選地，所述氟代碳酸乙烯酯在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為10%?20%。
[0016] 優(yōu)選地，所述有機溶劑中，碳酸乙烯酯在有機溶劑中的質(zhì)量百分含量為0?5%。
[0017] 所述羧酸酯類化合物在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為0. 1 %?50%。若太低則 不能有效改善高溫存儲性能；若太高則因其對正負極的鈍化作用，顯著增大陰陽極界面的 阻抗，惡化電池的其他性能。優(yōu)選地，所述羧酸酯類化合物在非水電解液中的質(zhì)量百分含量 范圍上限任選自10%、5%，下限任選自0. 1 %，2%。進一步優(yōu)選地，所述羧酸酯類化合物在 非水電解液中的質(zhì)量百分含量為1?10%。
[0018] 優(yōu)選地，所述有機溶劑中不含碳酸乙烯酯。
[0019] 優(yōu)選地，所述有機溶劑中含有碳原子數(shù)不少于4的碳酸酯化合物中的至少一種。 優(yōu)選地，所述有機溶劑由質(zhì)量百分含量為0?10%的碳酸乙烯酯和質(zhì)量百分含量為90%? 100%碳原子數(shù)不少于4的碳酸酯化合物組成。
[0020] 進一步優(yōu)選地，所述有機溶劑中含有碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的至 少一種。進一步優(yōu)選地，所述有機溶劑為碳酸丙烯酯和/或碳酸二乙酯。
[0021] 優(yōu)選地，添加劑中所述羧酸酯類化合物選自鏈狀羧酸酯類化合物或環(huán)狀羧酸酯類 化合物中的至少一種。進一步優(yōu)選地，添加劑中所述羧酸酯類化合物選自具有式I所示化 學結(jié)構(gòu)式的化合物、具有式II所示化學結(jié)構(gòu)式的化合物、具有式III所示化學結(jié)構(gòu)式的化 合物、具有式IV所示化學結(jié)構(gòu)式的化合物中的至少一種：
[0022]

【權(quán)利要求】
1. 一種非水電解液，含有有機溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于： 所述有機溶劑含有在有機溶劑中的質(zhì)量百分含量為O?10 %的碳酸乙烯酯； 所述添加劑中含有氟代碳酸乙烯酯和羧酸酯類化合物； 所述氟代碳酸乙烯酯在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為5%?30%，所述羧酸酯類化 合物在非水電解液中的質(zhì)量百分含量為0. 1 %?50%。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述有機溶劑中，碳酸乙烯酯在有 機溶劑中的質(zhì)量百分含量為0?5% ;所述羧酸酯類化合物在非水電解液中的質(zhì)量百分含 量為1?10%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述有機溶劑中不含碳酸乙烯酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：添加劑中所述羧酸酯類化合物選 自具有式I所示化學結(jié)構(gòu)式的化合物、具有式Π所示化學結(jié)構(gòu)式的化合物、具有式III所 示化學結(jié)構(gòu)式的化合物、具有式IV所示化學結(jié)構(gòu)式的化合物中的至少一種：
其中，RpR2分別獨立地選自碳原子數(shù)為1?6的烷烴基或碳原子數(shù)為1?6的鹵代烷 煙基； R3?R14分別獨立地任選自氫、鹵素、碳原子數(shù)為1?6的烷烴基、碳原子數(shù)為1?6的 鹵代烷烴基、碳原子數(shù)為1?6的烯烴基或碳原子數(shù)為1?6的鹵代烯烴基。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：添加劑中所述羧酸酯類化合物選 自乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、Y-丁內(nèi)酯、Y-戊內(nèi)酯、δ-戊內(nèi)酯、ε-己內(nèi)酯中的至 少一種。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述添加劑中含有1，4-丁基磺酸 內(nèi)酯和/或1，3-丙基磺酸內(nèi)酯。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述添加劑中含有具有式V所示 的化合物： 其中，η選自1?6之間的任意正整數(shù)。
8. -種鋰離子電池，其特征在于：含有權(quán)利要求1-7中任一項所述非水電解液。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰離子電池，其特征在于：所述鋰離子電池的負極含有硅元 素和/或錫元素。
【文檔編號】H01M10/056GK104269576SQ201410528776
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年10月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月9日
【發(fā)明者】張明, 王小梅, 付成華, 蔣玉雄 申請人:東莞新能源科技有限公司