專(zhuān)利名稱(chēng)：鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非水電解液，尤其涉及一種鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，鋰離子二次電池已經(jīng)成熟應(yīng)用于手機(jī)、相機(jī)和筆記本電腦等便攜式電子產(chǎn)品中。但隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，包括近年來(lái)新的高能量正極材料的研發(fā)應(yīng)用，特別是大型儲(chǔ)能電站、高溫基站備電等新的應(yīng)用場(chǎng)景的出現(xiàn)，對(duì)鋰離子二次電池提出了新的需求，迫切需要更高能量的鋰離子二次電池，并且高能量電池在高電壓滿充電時(shí)需要保持長(zhǎng)期良好的高 溫存儲(chǔ)特性和高安全性。鋰離子二次電池采用的電解液主要包括環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯組成的混合有機(jī)溶劑。該混合溶劑在鋰離子二次電池最初的充電過(guò)程中在陰極的含碳材料表面發(fā)生反應(yīng)，而且反應(yīng)產(chǎn)物沉積在陰極表面上形成鈍化膜(Solid electrolyte Interphase, SEI),該鈍化膜可以阻止電解液繼續(xù)在陰極表面分解反應(yīng)，防止鋰離子二次電池性能的進(jìn)一步惡化。由于碳酸酯的混合溶劑在高溫下化學(xué)穩(wěn)定性變差，容易發(fā)生酯交換反應(yīng)，且高電壓下碳酸酯混合溶劑電化學(xué)穩(wěn)定性變差，容易在正極材料表面發(fā)生氧化反應(yīng)，在負(fù)極材料表面發(fā)生還原反應(yīng)。特別是鋰離子二次電池在對(duì)鋰電位4. 5V以上高電壓下，其高溫存儲(chǔ)特性將變差，尤其是環(huán)狀碳酸酯碳酸亞乙酯(EC)容易在負(fù)極還原、正極氧化是鋰離子二次電池高溫存儲(chǔ)性能變差的原因。此外，當(dāng)鋰離子二次電池在高電壓下長(zhǎng)時(shí)間高溫(45度-60度)存儲(chǔ)時(shí)，隨著時(shí)間的推移SEI形成的保護(hù)膜逐漸被破壞，在這種情況下，電解液中的碳酸酯溶劑與因SEI的破壞而暴露的陰極表面反應(yīng)，造成連續(xù)的副反應(yīng)，這些副反應(yīng)不斷地產(chǎn)生氣體，會(huì)引起鋰離子二次電池內(nèi)部壓力增加，使鋰離子二次電池膨脹。此外，鋰離子二次電池有機(jī)電解液中所用的碳酸酯溶劑一般閃點(diǎn)低，具有很高的可燃性，特別是鏈狀碳酸酯蒸汽壓更低、閃點(diǎn)更低，在對(duì)鋰電位4. 5V以上高電壓下長(zhǎng)時(shí)間高溫(45度-60度)存儲(chǔ)時(shí)很容易發(fā)生安全性問(wèn)題。綜上所述，如何提高鋰離子二次電池的有機(jī)電解液的高壓穩(wěn)定性和高溫安全性，降低鋰離子二次電池在長(zhǎng)時(shí)間高溫存儲(chǔ)中的容量損失是當(dāng)前亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液及其制備方法，用于鋰離子二次電池，能夠有效的提高鋰離子二次電池的高壓穩(wěn)定性和高溫安全性，同時(shí)，能夠有效的降低鋰離子二次電池在長(zhǎng)時(shí)間高溫存儲(chǔ)中的容量損失，改善鋰離子二次電池的整體性能。本發(fā)明實(shí)施例中的鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液的組分包括非水有機(jī)電解液溶劑、鋰鹽、添加劑；
所述非水有機(jī)電解液溶劑包括Y - 丁內(nèi)酯、飽和環(huán)狀酯化合物；所述添加劑包括不飽和環(huán)狀酯化合物、砜類(lèi)化合物；其中，所述飽和環(huán)狀酯化合物為式(I)所示的化合物中的至少一種，所述不飽和環(huán)狀酯化合物為式(2)所示化合物中的至少一種，具體的
權(quán)利要求
1.一種鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液，其特征在于，組分包括 非水有機(jī)電解液溶劑、鋰鹽、添加劑； 所述非水有機(jī)電解液溶劑包括Y-丁內(nèi)酯、飽和環(huán)狀酯化合物； 所述添加劑包括不飽和環(huán)狀酯化合物、砜類(lèi)化合物； 其中，所述飽和環(huán)狀酯化合物為式(I)所示的化合物中的至少一種，所述不飽和環(huán)狀酯化合物為式(2)所示化合物中的至少一種，具體的式(2 ) 式(I)中，Xl選自碳基、硫基或者磷基，Yl選自氧基、甲基或者乙基，R1、R2、R3、R4分別獨(dú)立的選自氫基、鹵素、氰基、硝基和具有一個(gè)碳到六個(gè)碳的部分鹵代或者全鹵代的碳鏈或者醚類(lèi)基團(tuán)； 式(2)中，X2選自碳基、硫基或者磷基，Y2選自氧基、甲基或者乙基，R5和R6獨(dú)立地選自氫基、鹵素、氰基、硝基和具有一個(gè)碳到六個(gè)碳的部分鹵代或者全鹵代的碳鏈或者醚類(lèi)基團(tuán)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非水有機(jī)電解液，其特征在于，所述Rl、R2、R3、R4中至少有一個(gè)為齒素基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非水有機(jī)電解液，其特征在于， 所述砜類(lèi)化合物為甲基磺酸乙酯、環(huán)丁砜、正丁砜、甲氧基甲基砜、乙基乙烯基砜、乙基甲氧乙基砜、甲基磺?；?、芐基砜、四亞甲基砜、丁二烯基砜、硅烷基砜及上述化合物的鹵化物中的任意一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的非水有機(jī)電解液，其特征在于， 所述鋰鹽為 LiPF6、LiBF4、LiCF3S03、Li (CF3S02) 2N、LiBOB、LiDFOB 中的一種或兩種以上的化合物的任意比例的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非水有機(jī)電解液，其特征在于，所述鋰鹽在所述非水有機(jī)電解液中的濃度為O. 5mol/L至I. 5mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的非水有機(jī)電解液，其特征在于，所述飽和環(huán)狀酯化合物占所述非水有機(jī)電解液溶劑的體積比為5°/Γ50%。
7.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的非水有機(jī)電解液，其特征在于，所述Y-丁內(nèi)酯占所述非水有機(jī)電解液溶劑的體積比為1°/Γ80%。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的非水有機(jī)電解液，其特征在于，所述砜類(lèi)化合物占所述非水有機(jī)電解液溶劑的質(zhì)量比為ι°/Γιο%。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至5任一項(xiàng)所述的非水有機(jī)電解液，其特征在于，所述不飽和環(huán)狀酯化合物占所述非水有機(jī)電解液溶劑的質(zhì)量比為1% 5%。
10.一種鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液的制備方法，其特征在于，包括 將Y-丁內(nèi)酯、飽和環(huán)狀酯化合物分別純化除水后混合，得到非水有機(jī)電解液溶劑； 將鋰鹽溶解在所述非水有機(jī)電解液溶劑中，得到基體電解液； 將添加劑加入所述基體電解液，得到非水有機(jī)電解液，所述添加劑包括砜類(lèi)化合物及不飽和環(huán)狀酯化合物； 其中，飽和環(huán)狀酯化合物為式(I)所示的化合物中的至少一種，不飽和環(huán)狀酯化合物如式(2)所示的化合物中的至少一種；
全文摘要
本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液及其制備方法，用于。本發(fā)明實(shí)施例中的鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液的組分包括非水有機(jī)電解液溶劑、鋰鹽、添加劑；其中，非水有機(jī)電解液溶劑包括γ-丁內(nèi)酯、飽和環(huán)狀酯化合物；添加劑包括不飽和環(huán)狀酯化合物、砜類(lèi)化合物，該非水有機(jī)電解液具有較高的閃點(diǎn)，能夠有效的提高鋰離子二次電池的高壓穩(wěn)定性和高溫安全性，同時(shí)，能夠有效的降低鋰離子二次電池在長(zhǎng)時(shí)間高溫存儲(chǔ)中的容量損失，改善鋰離子二次電池的整體性能。
文檔編號(hào)H01M10/0567GK102780039SQ20121025747
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者丁杰 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司