電解液以及包括該電解液的鋰離子電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本申請涉及鋰電池領域，尤其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】
[0002] 目前，在鋰離子電池中所采用的正極活性材料主要有錳酸鋰、鈷酸鋰、三元材料、 磷酸亞鐵鋰等，在通常情況下，選用上述所提到的正極材料的鋰離子電池的充電截止電壓 不超過4.2V，但是隨著科技的進步以及市場的不斷發展，提升鋰離子電池的能量密度日益 顯得重要而迫切，一種提升鋰離子電池的能量密度的有效方法是開發高電壓鋰離子電池。
[0003] 然而，例如在4.6V的高電壓下，會導致常規的電解液在電池的正極表面氧化分解， 電解液自身的氧化分解同時會促使正極活性材料的惡化反應，進一步影響鋰離子電池的性 能，例如循環性能。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述問題，本申請人進行了銳意研究，結果發現：當電解液中同時包括含 氮雜環-三氟化硼配位化合物和硅氧磷酯化合物，能夠提供鋰離子電池的在常溫和高溫下 的循環性能，從而完成本申請。
[0005] 本申請的目的在于提供一種電解液，包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包 括含氮雜環-三氟化硼配位化合物和硅氧磷酯化合物，其中，所述含氮雜環為選自含吡啶基 的雜環、含噠嗪基的雜環、含嘧啶基的雜環、含吡嗪基的雜環、含吡咯基的雜環、含吡唑基的 雜環和含咪唑基的雜環中的至少一種。
[0006] 本申請的另一目的在于提供一種鋰離子電池，包括含有正極活性材料的正極片、 含有負極活性材料的負極片、隔離膜和本申請所提供的電解液。
[0007] 本申請提供的電解液中，由于同時包括上述提到的含氮雜環-三氟化硼配位化合 物和硅氧磷酯化合物，因此能夠提高鋰離子電池在常溫和高溫下的循環性能。
【具體實施方式】
[0008] 下面通過對本申請進行詳細說明，本申請的特點和優點將隨著這些說明而變得更 為清楚、明確。
[0009] 本申請的目的在于提供一種電解液，包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包 括含氮雜環-三氟化硼配位化合物和硅氧磷酯化合物，其中，所述含氮雜環為選自含吡啶基 的雜環、含噠嗪基的雜環、含嘧啶基的雜環、含吡嗪基的雜環、含吡咯基的雜環、含吡唑基的 雜環和含咪唑基的雜環中的至少一種。
[0010] 在上述電解液中，在所述"含吡啶基的雜環、含噠嗪基的雜環、含嘧啶基的雜環、含 吡嗪基的雜環、含吡咯基的雜環、含吡唑基的雜環、含咪唑基的雜環"中，吡啶基、噠嗪基、嘧 啶基、啦嗪基、啦咯基、啦唑基、咪唑基均可被其他基團所取代，例如可被齒原子、氫原子、烷 基等取代基所取代。
[0011] 在上述電解液中，所述含氮雜環-三氟化硼配位化合物是指上述提高的含氮雜環 有機分子和三氟化硼形成的配位化合物，三氟化硼呈陰離子，含氮雜環呈陽離子，整個氮雜 環-三氟化硼配位化合物呈電中性。
[0012] 優選地，所述含氮雜環-三氟化硼配位化合物為選自下述式I、式II、式III、式IV、 式V、式VI和式VII所示的化合物中的至少一種：
[0015]在上述式 I、式 II、式 III、式 IV、式 V、式 VI 和式 VII 中， R23、R24、R31、R32、R33、R34、R41、R42、R43、R44、R51、R52、R53、R54、R61、R62、R63、R71、R72、R73各白獨立地 為選自氫原子、鹵原子、碳原子數為1~20的烷基、碳原子數為2~20的烯基、碳原子數為6~ 26的芳基、碳原子數為1~20的烷氧基、碳原子數為6~26的芳氧基、以及上述碳原子數為1 ~20的烷基、碳原子數為2~20的烯基、碳原子數為6~26的芳基、碳原子數為1~20的烷氧 基、碳原子數為6~26的芳氧基被鹵原子、磺酸基或磺酰基取代所形成的基團中的一種，其 中，鹵原子為F、Cl、Br，優選F、Cl。另外，上述提到的烷基、烯基、芳基還可被含P比啶基的基團 或含噻吩基的基團取代。
[0016] 在上述式I、式II、式III、式IV、式V、式VI和式VII中，取代基如下所述。
[0017] 碳原子數為1~20的烷基，烷基可為鏈狀烷基，也可為環烷基，位于環烷基的環上 的氫可被烷基取代，所述烷基中碳原子數優選的下限值為2,3,4,5,優選的上限值為3,4,5， 6，8,10,12,14,16,18。優選地，選擇碳原子數為1~10的烷基，進一步優選地，選擇碳原子數 為1~6的鏈狀烷基，碳原子數為3~8的環烷基，更進一步優選地，選擇碳原子數為1~4的鏈 狀烷基，碳原子數為5~7的環烷基。作為烷基的實例，具體可以舉出：甲基、乙基、正丙基、異 丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、異戊基、新戊基、環戊基、環己基。
[0018] 碳原子數為2~20的烯基，可為環狀烯基，也可為鏈狀烯基。另外，烯基中雙鍵的個 數優選為1個。所述烯基中碳原子數優選的下限值為3,4,5,優選的上限值為3,4,5,6,8，10， 12,14,16,18。優選地，選擇碳原子數為2~10的烯基，進一步優選地，選擇碳原子數為2~6 的烯基，更進一步優選地，選擇碳原子數為2~5的烯基。作為烯基的實例，具體可以舉出：乙 烯基、稀丙基、異丙烯基、戊烯基、環己烯基、環庚烯基、環辛烯基。
[0019] 碳原子數為6~26的芳基，例如苯基、苯烷基、至少含有一個苯基的芳基如聯苯基、 稠環芳烴基如萘、蒽、菲均可，聯苯基和稠環芳烴基還可被烷基或是烯基所取代。優選地，選 擇碳原子數為6~16的芳基，進一步優選地，選擇碳原子數為6~14的芳基，更進一步優選 地，選擇碳原子數為6~9的芳基。作為芳基的實例，具體可以舉出：苯基、芐基、聯苯基、對甲 苯基、鄰甲苯基、間甲苯基。
[0020] 當前述所提到的碳原子數為1~20的烷基中含有氧原子時，可形成烷氧基。優選 地，選擇碳原子數為1~10的烷氧基，進一步優選地，選擇碳原子數為1~6的烷氧基，更進一 步優選地，選擇碳原子數為1~4的烷氧基。作為烷氧基的實例，具體可以舉出：甲氧基、乙氧 基、正丙氧基、異丙氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基、異戊氧基、環戊氧基、環 己氧基。
[0021] 當前述所提到的碳原子數為6~26的芳基中含有氧原子時，可形成芳氧基。優選 地，選擇碳原子數為6~16的芳氧基，進一步優選地，選擇碳原子數為6~14的芳氧基，更進 一步優選地，選擇碳原子為6~10的芳氧基。作為芳氧基的實例，具體可以舉出：苯氧基、芐 氧基、4-甲基苯氧基、3,5_二甲基苯氧基、4-甲基芐氧基、3-甲基芐氧基、2,6_二異丙基芐氧 基、1-萘氧基。
[0022]當前述提到的碳原子數為1~20的烷基、碳原子數為2~20的烯基、碳原子數為6~ 26的芳基、碳原子數為1~20的烷氧基、碳原子數為6~26的芳氧基被鹵原子取代后，依次相 應的形成碳原子數為1~20的鹵代烷基、碳原子數為2~20的鹵代烯基、碳原子數為6~26的 鹵代芳基、碳原子數為1~20的鹵代烷氧基、碳原子數為6~26的鹵代芳氧基，其中鹵原子為 ?、(：13^優選為？、(：1。在所形成的鹵代基團中，鹵原子對部分氫原子或者全部氫原子進行 取代，鹵原子的個數可為1個、2個、3個或4個。
[0023]優選地，選擇碳原子數為1~10的鹵代烷基、碳原子數為2~10的鹵代烯基、碳原子 數為6~16的鹵代芳基、碳原子數為1~10的鹵代烷氧基、碳原子數為6~16的鹵代芳氧基， 進一步優選地，選擇碳原子數為1~6的鹵代鏈狀烷基、碳原子數為3~8的鹵代環烷基、碳原 子數為2~6的鹵代烯基、碳原子數為6~14的鹵代芳基、碳原子數為1~6的鹵代烷氧基、碳 原子數為6~14的鹵代芳氧基，更進一步優選地，選擇碳原子數為1~4的鹵代鏈狀烷基、碳 原子數為5~7的鹵代環烷基、碳原子數為2~5的鹵代烯基、碳原子為6~10的鹵代芳基、碳 原子數為1~4的鹵代烷氧基、碳原子為6~10的鹵代芳氧基。
[0024]作為鹵代基團的實例，具體可以舉出：三氟甲基(-CF3)、2_氟乙基、3-氟正丙基、2-氟異丙基、4-氟正丁基、3-氟仲丁基、5-氟正戊基、4-氟異戊基、1-氟乙烯基、3-氟烯丙基、6-氟-4-己烯基、鄰氟苯基、對氟苯基、間氟苯基、4-氟甲基苯基、2,6_二氟甲基苯基、2-氟-1-萘基、氟代甲氧基、1 -氟乙氧基、2-氟-正丙氧基、1-氟-異丙氧基、3-氟-正丁氧基、4-氟-正 戊氧基、2，2-二氟甲基丙氧基、5-氟-正己氧基、I，1，2-三氟甲基丙氧基、6-氟-正庚基氧基、 7-氟-正辛基氧基、3-氟-環戊氧基、4-氟-2-甲基環戊氧基、3-氟-環己氧基、3-氟環庚氧基、 4_氣_2_甲基環庚氧基、3_氣環辛氧基、4_氣苯氧基、3_氣苯氧基、2_氣苯氧基、3，5_二氣苯 氧基、2，6_二氣苯氧基、2，3_二氣苯氧基、2，6_二氣_4_甲基苯氧基、3_( 2_氣乙基)苯氧基、 2-(1-氣乙基)苯氧基、3，5-二氣節氧基、2-氣節氧基、2-氣-1-萘氧基。在上述具體的實例 中，F可被Cl和/或Br取代。
[0025]碳原子數為1~20烷基、碳原子數為2~20的烯基、碳原子數為6~26的芳基被磺酸 基或磺酰基取代后，相應的形成磺酸基烷基、磺酸基烯基、磺酸基芳基、烷基磺酰基、烯基磺 酰基、芳基磺酰基。磺酸基可對上述烷基、烯基、芳基中的部分氫原子或者全部氫原子進行 取代，磺酸基的個數可為1個或2個，同樣的，磺酰基可對上述烷基、烯基、芳基中的部分氫原 子或者全部氫原子進行取代，磺酰基的個數可為1個或2個。
[0026]作