電解液以及包括該電解液的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種電解液以及包括該電解液的鋰 離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著智能電子產(chǎn)品的快速發(fā)展，對(duì)鋰離子電池的續(xù)航能力提出了更高的 要求。為了提高鋰離子電池的能量密度，開發(fā)高電壓鋰離子電池是有效方法之一。
[0003] 目前，工作電壓在4. 35V以上的鋰離子電池已成為眾多科研單位和企業(yè)研究的熱 點(diǎn)。然而在高電壓下，正極材料的氧化活性升高、穩(wěn)定性下降，導(dǎo)致非水電解液容易在正極 表面發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)，進(jìn)而分解產(chǎn)生氣體。同時(shí)，正極活性材料中的過渡金屬元素，例 如鎳、鈷、錳等會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)而溶出，從而引起鋰離子電池電化學(xué)性能進(jìn)一步惡化。目前 主要的解決方法是向電解液中加入成膜添加劑。這些添加劑能夠在正極成膜，但會(huì)造成界 面阻抗增加，導(dǎo)致電池中鋰離子迀移擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)性能降低，進(jìn)而使得電池的倍率及循環(huán)性 能衰減。
[0004] 因此，確有必要開發(fā)一種在高電壓下仍能使鋰離子電池保持良好循環(huán)壽命、低阻 抗和高溫存儲(chǔ)性能優(yōu)異的電解液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本申請(qǐng)人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：將包含添加劑A和添 加劑B的電解液，其中所述添加劑A為磷酸環(huán)酐類化合物，所述添加劑B為含有亞胺基團(tuán)、 碳化二亞胺基團(tuán)以及氰基中的一種或多種的有機(jī)化合物，將該電解液應(yīng)用到鋰離子電池中 后，不僅能夠提高鋰離子電池的循環(huán)性能，而且能夠提高鋰離子電池在高溫下的存儲(chǔ)性能， 從而完成本申請(qǐng)。
[0006] 本申請(qǐng)的目的在于提供一種電解液，包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、添加劑A和添加劑B，其 中，所述添加劑A為磷酸環(huán)酐類化合物，所述添加劑B為含有亞胺基團(tuán)、碳化二亞胺基團(tuán)以 及氰基中的一種或多種的有機(jī)化合物。
[0007] 本申請(qǐng)的另一目的在于提供一種鋰離子電池包括正極片、負(fù)極片、鋰電池隔膜和 本申請(qǐng)所提供的電解液。
[0008] 本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾娊庖褐杏捎诎刑砑觿〢和添加劑B，使得該電解液能夠形成 致密且厚度較小的固體電解質(zhì)界面（SEI)膜，穩(wěn)定了極片，并且大大的降低了阻抗，提高了 鋰離子電池的循環(huán)性能，特別是提高了鋰離子電池在45°C較高溫度下的循環(huán)性能。另外，本 申請(qǐng)?zhí)峁┑碾娊庖?，?yīng)用到鋰離子電池中后，還能夠提高鋰離子電池在高溫下的存儲(chǔ)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0009] 下面通過對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行詳細(xì)說明，本申請(qǐng)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說明而變得更 為清楚、明確。
[0010] 本申請(qǐng)的目的在于提供一種電解液，包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、添加劑A和添加劑B，其 中，所述添加劑A為磷酸環(huán)酐類化合物，所述添加劑B為含有亞胺基團(tuán)、碳化二亞胺基團(tuán)以 及氰基中的一種或多種的有機(jī)化合物。
[0011] 上述所提到的磷酸環(huán)酐類化合物為一種或多種磷酸經(jīng)分子間脫水縮合形成的具 有環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物，所述環(huán)狀結(jié)構(gòu)的化合物由磷原子和氧原子交替構(gòu)成，且在磷原子上 連接有磷氧雙鍵，此外，在與磷原子相連接的單鍵上可根據(jù)實(shí)際需求和合理的情況連接其 他基團(tuán)進(jìn)行修飾。
[0012] 優(yōu)選地，所述添加劑A為選自下述式I所示的化合物中的一種或多種。
[0013]
[0014] 在上述式I中，Ri、R2、R3各自獨(dú)立地為選自氫原子、碳原子數(shù)為1~20的烷烴基、 碳原子數(shù)為6~26的芳基、碳原子數(shù)為2~20的脂肪醚基、碳原子數(shù)為2~20的烷羧基、 含有氧原子、硫原子、氮原子的芳族雜環(huán)基團(tuán)以及上述烷烴基、芳基、脂肪醚基、烷羧基、芳 族雜環(huán)基團(tuán)均被鹵原子取代所形成的基團(tuán)中的一種，其中，鹵原子為F、Cl、Br。其中，烷羧 基為烷烴基中的氫原子被羧基（-C00H)取代所形成的基團(tuán)。
[0015] 在上述式I中，&、R2、R3可以互不相同，也可以彼此相同，又或者是其中任意兩者 相同。
[0016] 在上述式I中，碳原子數(shù)為1~20的烷烴基，烷烴基的具體種類并不受到具體的 限制，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，例如鏈狀烷烴基和環(huán)狀烷烴基均可，其中鏈狀烷烴基又包 括直鏈烷基和支鏈烷烴基，另外，環(huán)狀烷烴基上可以有取代基，也可以不含有取代基。在所 述烷烴基中，烷烴基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的下限值可為1、3、5,烷烴基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的上 限值可為 3、4、5、6、7、8、10、12、16。
[0017] 優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為1~10的烷烴基，進(jìn)一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為1~6 的鏈狀烷烴基，碳原子數(shù)為3~8的環(huán)狀烷烴基，更進(jìn)一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為1~4 的鏈狀烷烴基，碳原子數(shù)為5~7的環(huán)狀烷烴基。
[0018] 作為烷烴基的實(shí)例，具體可以舉出：甲基、乙基、正丙基、異丙基、環(huán)丙基、正丁基、 異丁基、仲丁基、叔丁基、環(huán)丁基、正戊基、異戊基、叔戊基、新戊基、環(huán)戊基、2, 2-二甲基丙 基、1-乙基丙基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、正己基、異己基、2-己基、3-己基、環(huán)己基、2-甲 基戊基、3-甲基戊基、1，1，2_三甲基丙基、3,3_二甲基丁基、正庚基、2-庚基、3-庚基、2-甲 基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、異庚基、環(huán)庚基、正辛基、環(huán)辛基、壬基、癸基、^^一烷烴 基、十二烷烴基、十三烷烴基、十四烷烴基、十五烷烴基、十六烷烴基、十七烷烴基、十八烷烴 基、十九烷烴基、二十烷烴基。
[0019] 在上述式I中，碳原子數(shù)為6~26的芳基，芳基的具體種類并沒有特別的限制，可 根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，例如，苯基、苯烷基、至少含有一個(gè)苯基的芳基例如聯(lián)苯基、稠環(huán)芳 烴基均可，其中在聯(lián)苯基和稠環(huán)芳烴基上還可以連接有其他取代基團(tuán)。在所述芳基中，碳原 子數(shù)的優(yōu)選的上限值可為7、8、9、10、12、14、16、18、20、22,芳基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的下限值 可為 6、7、8、9。
[0020] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，選擇碳原子數(shù)為6~16的芳基，進(jìn)一步優(yōu)選地，選擇碳原子 數(shù)為6~9的芳基，更進(jìn)一步優(yōu)選地，選擇苯基、碳原子數(shù)為7~9的苯烷基。
[0021] 作為芳基的實(shí)施，具體可以舉出：苯基、芐基、聯(lián)苯基、對(duì)甲苯基、鄰甲苯基、間甲苯 基、對(duì)乙苯基、間乙苯基、鄰乙苯基、3, 5-二甲苯基、2,6-二甲基苯基、3, 5-二乙基苯基、2， 6-二乙基苯基、3, 5-二異丙苯基、2,6-二異丙苯基、3, 5-二正丙苯基、2,6-二正丙苯基、3， 5- 二正丁苯基、2,6_二正丁苯基、3, 5-二異丁苯基、2,6_二異丁苯基、3, 5-二叔丁苯基、2， 6- 二叔丁苯基、三苯甲基、1-萘基、2-萘基。
[0022] 在上述式I中，碳原子數(shù)為2~20的脂肪醚基，醚基的具體種類并不受到具體的 限制，例如飽和脂肪醚基、不飽和脂肪醚基均可。在飽和脂肪醚基中，與氧相連的烷烴基可 為鏈狀烷烴基，也可為環(huán)狀烷烴基。在不飽和脂肪醚基中，與氧相連的烷烴基可為鏈狀烷烴 基，也可為環(huán)狀烷烴基，與氧相連的不飽和基團(tuán)可為烯基，也可為炔基，其中所述烯基可為 鏈狀烯基，也可為環(huán)狀烯基，同樣的，炔基也可為鏈狀炔基，也可為環(huán)狀炔基，特別的，不飽 和基團(tuán)為單烯基、單炔基。在所述醚基中，醚基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的下限值可為2、3、4,烷基 中碳原子數(shù)的優(yōu)選的上限值可為3、4、5、6、7、8、10、12、14、16。
[0023] 優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為2~10的飽和脂肪醚基、碳原子數(shù)為3~10的不飽和脂 肪醚基，進(jìn)一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為2~6的飽和脂肪醚基、碳原子數(shù)為3~8的不飽 和醚基，更進(jìn)一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為2~4的飽和脂肪醚基、碳原子數(shù)為3~6的飽 和脂肪醚基。
[0024] 作為脂肪醚基的實(shí)例，具體可以舉出：甲氧基甲基、乙氧基乙基、乙氧基甲基、正 丙氧基正丙基、正丙氧基甲基、正丙氧基乙基、正丙氧基異丙基、正丁氧基甲基、正丁氧基乙 基、正丁氧基正丙基、叔丁氧基甲基、叔丁氧基乙基、叔丁氧基正丙基、叔丁氧基異丙基、叔 丁氧基正丁基、正戊氧基異戊基、正戊氧基環(huán)戊基、環(huán)戊氧基環(huán)戊基、正己氧基正己基、環(huán)己 氧基環(huán)己基、甲氧基乙烯基、甲氧基烯丙基、甲氧基丙烯基、乙氧基乙烯基、乙氧基烯丙基、 乙氧基丙烯基、甲氧基環(huán)戊烯基、甲氧基環(huán)己烯基。
[0025] 在上述式I中，碳原子數(shù)為2~20的烷羧基，其中與羧基（-C00H)相連的烷烴基 的具體種類并不受到具體的限制，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，例如鏈狀烷烴基和環(huán)狀烷烴 基均可，其中鏈狀烷烴基又包括直鏈烷烴基和支鏈烷烴基，另外，環(huán)狀烷烴基上可以有取代 基，也可以不含有取代基。與烷烴基相連接的羧基的個(gè)數(shù)可為1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)或者4個(gè)，特 別地，優(yōu)選為1個(gè)。在所述烷羧基中，烷羧基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的下限值可為2、3、4、