一種高電壓快充型鋰離子電池的非水電解液的制作方法
【專利說明】-種高電壓快充型裡離子電池的非水電解液
[技術領域]
[0001] 本發明設及裡離子電池的電解液，尤其設及一種高電壓快充型裡離子電池的非水 電解液。
[【背景技術】]
[0002] 目前使用的裡離子電池正極材料，如^仿0〇、^1112〇4，^(：0化111〇2，^。6?〇4等工作 電壓低在4VW下，克容量為90-150mg/g。提升電池能量密度的辦法主要有巧巾，一種是提高 傳統正極材料的充電截止電壓，例如將鉆酸裡充電電壓提升至4.35V、4.4V，其電池的容量 可W提升15%左右，但靠提升充電截止電壓的辦法是有限的，進一步的提升會導致鉆酸裡 過度脫裡時結構的穩定性差。
[0003] 但是，隨著工作電壓及充電截止電壓的提高，正極材料的氧化活性提高，正極活性 物質與電解液的反應也隨之加速，導致電池在高電壓下氣脹嚴重，循環性能降低，嚴重制約 了正極材料性能的發揮。
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【發明內容】
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[0004] 本發明要解決的技術問題是提供一種充放電循環性能優良的高電壓快充型裡離 子電池的非水電解液，W改善裡離子電池的常溫快充循環性能，45°高溫快充循環性能和高 溫存儲性能。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是，一種高電壓快充型裡離子電 池的非水電解液，包括溶劑、常用裡鹽、正極成膜添加劑、雙(多氣烷氧基橫酷)亞胺裡鹽、氣 代醋類添加劑、有機臘類添加劑和裡電池電解液添加劑;其中，
[0006] 溶劑 100重量份； 正板成膜添加劑 0. 2-10重量份:； 雙（多氣烷氧基鴻醜）亞胺裡選 0. 2-10重量份；
[0007] 氣代碳酸醋類添加劑 0. 2-10重量驚； 有批競類添加刻 0. 2-10重量份；
[000引溶劑為環狀碳酸醋和/或鏈狀碳酸醋，常用裡鹽在溶劑中的摩爾濃度為0.8-1.5mol/L。
[0009] W上所述的的非水電解液，所述的環狀碳酸醋為碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、氣代碳 酸乙締醋和丫-下內醋中的至少一種。
[0010] W上所述的的非水電解液，所述的鏈狀碳酸醋為碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳酸甲 乙醋、碳酸甲丙醋和碳酸乙丙醋中的至少一種。
[0011] W上所述的的非水電解液，所述的氣代碳酸醋類添加劑為氣代碳酸乙締醋和/或 二氣代碳酸乙締醋。
[0012] W上所述的的非水電解液，所述的雙(多氣烷氧基橫酷)亞胺裡鹽為雙五氣乙基橫 酸亞胺裡化i(C2FsS〇2)2N)、S氣甲基五氣乙基橫酸亞胺裡化i(CF3S〇2)(C2F5S〇2)N)、雙S氣 甲基橫酸亞胺裡化KC的S02)2N)和雙(氣橫酷)亞胺裡化iFSI)中的至少一種。
[0013] W上所述的的非水電解液，所述的有機臘類添加為下二臘（110-61-2)、己二臘 (111-69-3)、戊二臘（544-13-8)、3,3'-氧二丙臘（CAS: 1656-48-0)、乙二醇雙（丙臘）酸 (CAS: 3386-87-6)、1，2,3-S(2-氯氧基）丙烷（2465-93-2)、1，3,5戊S甲臘(4379-04-8)、1， 2，3丙S甲臘(62872-44-0)、1，3，6己燒S臘（1772-25-4)中的至少一種。
[0014] W上所述的非水電解液，所述的正極成膜添加劑是乙締基碳酸乙締醋(VEC)、甲燒 二橫酸亞甲醋(MMDS )、S (S甲基硅烷)棚酸醋（TMSB )、S (S甲基硅烷)憐酸醋(TMSP)和S (S甲基硅烷)憐酸醋(TMSPi)中的至少一種。
[001引 W上所述的的非水電解液，所述常用裡鹽為LiPF6、LiBF4、LiCi04、LiAsF6、LiBOB， LiDFOB和LiPF4C204中的至少一種。
[0016] W上所述的的非水電解液，包括常用裡電池電解液添加劑，常用裡電池電解液添 加劑的含量為0-10重量份；常用裡電池電解液添加劑為碳酸亞乙締醋（VC)、硫酸乙締醋 (DTD)，亞硫酸乙締醋化S)、l，3丙橫酸內醋、1，3丙締橫酸內醋、1，4下橫酸內醋、1,4-下二醇 硫酸醋和丙締基-1，3-橫酸內醋中的至少一種。
[0017] 本發明通過正極成膜添加劑、雙(多氣烷氧基橫酷)亞胺裡鹽氣代碳酸醋類添加劑 和有機臘類添加劑的聯合使用，可W提高電解液的耐氧化性、電解液的浸潤性、在初次化成 時的正極SEI膜的耐氧化性，負極SEI膜的穩定性，明顯改善高電壓電解液常溫快充循環、高 溫45°快充循環和高溫存儲性能。
[【具體實施方式】]
[0018] 本發明的高電壓快充型裡離子電池的非水電解液由溶劑、裡鹽、改善高溫循環類 添加劑、雙(多氣烷氧基橫酷)亞胺裡鹽、氣代醋類添加劑、有機臘類添加劑和裡電池電解液 添加劑組成。其中，溶劑100重量份;雙(多氣烷氧基橫酷)亞胺裡鹽0.2-10重量份;改善高溫 循環類添加劑0.2-10重量份;氣代碳酸醋類添加劑0.2-10重量份;有機臘類添加劑0.2-10 重量份;常用裡電池電解液添加劑0-5重量份;溶劑為環狀碳酸醋和/或鏈狀碳酸醋，常用裡 鹽在溶劑中的摩爾濃度為0.8-1.5mol/L。
[0019] 雙（多氣烷氧基橫酷)亞胺裡鹽用于化成及循環過程中在負極表面形成穩定的SEI 膜，W保證電池具有優異的循環性能，其形成的SEI膜中含有硫化合物，形成SEI具有較好熱 穩定性，因此表現出較好的高溫儲存性能及高溫循環性能。
[0020] 正極成膜添加劑（改善高溫循環類添加劑）用于在化成及循環過程中在正極表面 形成穩定的SEI膜，具有良好的高溫及循環性能。
[0021] 氣代碳酸醋類添加劑借助F元素的吸電子效應，還有利于提高溶劑分子在碳負極 表面的還原電位，優化固體電解質界面膜，改善電解液與活性材料的相容性，進而穩定電極 的電化學性能，具有較好的耐抗氧化能力，可W顯著改善高電壓電池的循環性能。
[0022] 雖然有機臘類物質能夠抑制電解液的分解，抑制脹氣，并可W捕獲溶出的金屬離 子，但是在正極成膜后，正極阻抗變大，循環性能有所降低。因此，臘類的添加量選擇為0.2 ~10重量份，雖然FEC可W改善循環性能，但是FEC在高溫下會產生HF ,HF對電解液溶劑的分 解有催化作用，因而加入FEC會使得電池的高溫存儲性能變差。因此，FEC的添加量選擇為 0.2~10重量份。
[0023] 有機臘類物質能吸收少量水和HF,形成酷胺類物質，降低由于HF和P0F3等的催化， 使電解液溶劑分解造成的高溫脹氣;臘類物質在首次充放電過程中會在正極表面形成穩定 膜，有效抑制正極氧化電解液，從而抑制高溫脹氣，改善高溫存儲和循環性能。W上四種添 加劑的聯合使用可W顯著改善電解液在高電壓條件下的正負極SEI膜的穩定性，有效抑制 溶劑氧化分解，從而提高電解液在高電壓條件下的循環性能。
[0024] 常用裡鹽為^口尸6、^8尸4、11(：1〇4、^43尸6、、11808，^0尸08、^口尸此2〇4中的一種或兩 種W上任意混合，在溶劑中的摩爾濃度為濃度為0.8~1.5mol/L。
[0025] 環狀碳酸醋優選為碳酸乙締醋化C)、碳酸丙締醋（PC)、氣代碳酸乙締醋（FEC)和 丫-下內醋(G化)中的至少一種；
[0026] 鏈狀碳酸醋優選為碳酸二甲醋(DMC)、碳酸二乙醋(DEC)、碳酸甲乙醋化MC)、碳酸 甲丙醋(MPC)和碳酸乙丙醋化PC)中的至少一種。
[0027] 雙（多氣烷氧基橫酷)亞胺裡鹽添加為雙五氣乙基橫酸亞胺裡化i(C2FsS〇2)2N)、= 氣甲基五氣乙基橫酸亞胺裡化i(CF3S化）（C2FsS〇2)N)、雙S氣甲基橫酸亞胺裡化KCFsS化） 2N)、雙(氣橫酷)亞胺裡化iFSI)中的至少一種。
[00巧]有機臘類添加為下二臘（110-61-2)、己二臘（111-69-3)、戊二臘（544-13-8)、3， 3'-氧二丙臘(CAS: 1656-48-0)、乙二醇雙（丙臘)酸(CAS: 3386-87-6)、1，2,3-S(2-氯氧基） 丙烷（2465-93-2)、1，3,5戊S甲臘(4379-04-8)、1，2,3丙S甲臘(62872-44-0)、1，3,6己燒 =臘（1772-25-4)中的至少一種。
[0029] 所述裡鹽為^口尸6、^8尸4、^(：1〇4、^43尸6、^808，^0尸08、^口尸此2〇4或中的至少一 種。
[0030] 常用裡電池電解液添加劑包括碳酸亞乙締醋(VC)，，硫酸乙締醋(DTD)，亞硫酸乙 締醋化S)、l，3丙橫酸內醋、1，3丙締橫酸內醋、1，4下橫酸內醋、、1,4-下二醇硫酸醋中的至 少一種。
[0031] 實施例1
[0032] 在BRAUN手套箱中配制電解液，手套箱中充滿純度為99.999%的氮氣，手套箱中水 分控制在^ 5ppm，溫度在室溫。將30克EC，70克EMC，混合均勻，密封，放入冰箱中待其冷卻至 8°C后，轉移至手套箱中，然后分兩批加入LiPFs充分混合，形成常用裡鹽摩爾濃度為Imol/L