一種含有腈乙基胺的電解液及一種鋰二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池制備領(lǐng)域，具體涉及一種含有腈乙基胺的電解液及一種鋰 二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 鋰二次電池具有工作電壓高、比能量密度大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率低、無記憶效 應(yīng)以及環(huán)境污染小等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類電子消費(fèi)品市場(chǎng)，也是未來電動(dòng)車輛和各 種電動(dòng)工具的理想動(dòng)力源。在技術(shù)領(lǐng)域上，提升鋰二次電池的工作電壓或者平臺(tái)電壓可以 有效提高鋰離子電池的能量密度。
[0003] 高電壓正極材料的應(yīng)用一方面可以顯著提高單體鋰離子電池的比能量，但同時(shí)也 帶來了其它方面的技術(shù)弊端，例如正極/電解液之間的界面穩(wěn)定性問題。目前廣泛使用的 碳酸酯溶劑在充電電壓高于4. 5V以上時(shí)，容易在電極表面逐漸發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致電解液 干涸，電池內(nèi)阻增大，這個(gè)過程伴隨著大量氣體副產(chǎn)物生成以致電池內(nèi)壓劇增。這些因素使 得電池的使用壽命嚴(yán)重縮短，甚至帶來嚴(yán)峻的安全隱患。另外目前電解液體系中廣泛使用 LiPF#為導(dǎo)電鋰鹽，LiPF 6自身熱穩(wěn)定性比較差，對(duì)水比較敏感，容易產(chǎn)生氟化氫和五氟化 磷等危害物質(zhì)，嚴(yán)重?fù)p害電池的高溫性能和循環(huán)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的首要目的在于提供一種含有腈乙基胺的電解液及一種鋰二次電池，該電 解液具有優(yōu)越的耐氧化性能和安全性能，使鋰二次電池在高電壓條件下具有優(yōu)越的循環(huán)、 高溫儲(chǔ)存和安全性能。
[0005] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種含有腈乙基胺的電解液，包括電解質(zhì)鋰鹽、腈乙基胺、非水有機(jī)溶劑和添加 劑，其中：
[0007] 其中：所述腈乙基胺結(jié)構(gòu)式為以下任一種：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種含有腈乙基胺的電解液，包括電解質(zhì)鋰鹽、腈乙基胺、非水有機(jī)溶劑和添加劑， 其中：所述腈乙基胺結(jié)構(gòu)式為以下任一種：
札~R 5為 H、CH 3、(：2!15、(：3!17、(： 4!19、0013、0(：2!15、0(： 3!17、0(：4!19、環(huán)己基、卩、〇卩3、〇卩 3012工卩2!1012、 CF3CF2、CF2HCF2CH2、CF 3CFHCF2、CF3CF2CH2、CF 3CF2CF2、HCF2CF2CF 2CH2、CF2HCF2CF2CF 2、（CH2F) 2CH、 (CF3) 3C> CF3 (CF2CF2) 2CF2, HCF2CF2OCH2CH2CH2, OCH2CF3, OCH (CF3) ； R6、&為 R、R'、CH 3、C2H5、C3H7、C 4H9、F、CF3、CF3CH2、CF 2HCH2、CF3CF2、CF2HCF 2CH2、CF3CFHCF2、 CF3CF2CH2, CF3CF2CF2, HCF2CF2CF2CH2, CF2HCF2CF2CF2, (CH2F)2CH, (CF3) 3C> CF3(CF2CF2)2CF2, HCF2CF2OCH2CH2Oy^i-種； R8~R 11為 R、R'、CH 3、C2H5' C3H7' C4H9' 0CH3、OC2H5' OC3H7' 0C4H9、F、CF3、CF3CH2' CF2HCH2、 CF3CF2、CF2HCF2CH2、CF 3CFHCF2、CF3CF2CH2、CF 3CF2CF2、HCF2CF2CF 2CH2、CF2HCF2CF2CF 2、（CH2F) 2CH、 (CF3) 3C, CF3 (CF2CF2) 2CF2, HCF2CF20CH2CH2CH2, OCH2CF3, OCH (CF3) ； 尺12~1^16為1^、17、〇〇13、0(： 2!15、0(：3!17、0(：4!1 9、00^?3、001(〇?3)2的任一種。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有腈乙基胺的電解液，其中：所述電解質(zhì)鋰鹽在電解液中 的濃度為〇. 5-2mol/L，所述腈乙基胺在電解液中的質(zhì)量百分含量為0. 1 %~20%，所述添 加劑的用量為有機(jī)溶劑重量的〇. 1-10. 0%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的含有腈乙基胺的電解液，其中：所述電解質(zhì)鋰鹽在電解液中 的濃度為〇. 7~I. 5mol/L ;所述腈乙基胺在電解液中的質(zhì)量百分含量為0. 5%~5%;所述 添加劑在電解液中的質(zhì)量百分含量為〇. 5%~7%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有腈乙基胺的電解液，其中：所述非水有機(jī)溶劑為碳酸乙 烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁內(nèi)酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、 乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯中的一種及以上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有腈乙基胺的電解液，其中：所述電解質(zhì)鋰鹽為L(zhǎng)iBF 4、 LiPF6、LiPF2O2' LiAsF6' LiClO4' LiSO3CF3' LiB (C2O4) 2、LiBF2C2O4' LiN (SO2CF3) 2、LiN (SO2F) 2的 一種及以上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含有腈乙基胺的電解液，其中：所述添加劑為碳酸亞乙烯酯， 碳酸乙烯亞乙酯，氟代碳酸乙烯酯，二氟代碳酸乙烯酯，1，3-丙磺酸內(nèi)酯，1，4-丁磺酸內(nèi) 酯，硫酸乙烯酯，硫酸丙烯酯，亞硫酸乙烯酯和亞硫酸丙烯酯中的一種及以上。
7. -種鋰二次電池：包括正極片、負(fù)極片、隔膜和權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的含有腈乙 基胺的電解液，正極片包括嵌入/脫嵌鋰離子的正極活性材料、導(dǎo)電劑、集流體、將所述正 極活性材料和導(dǎo)電劑與所述集流體結(jié)合的結(jié)合劑；負(fù)極片包括可嵌入或者脫嵌鋰離子的負(fù) 極活性材料、導(dǎo)電劑、集流體、將所述負(fù)極活性材料和導(dǎo)電劑與所述集流體結(jié)合的結(jié)合劑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰二次電池，所述正極活性材料包括鋰的金屬氧化物和金屬 元素 Mg、Al、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、Zr、Cr、Fe、Sr以及稀土元素中的一種以上；所述負(fù)極活性 材料包括鋰金屬、鋰合金、結(jié)晶碳、無定型碳、碳纖維、硬碳和軟碳。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋰二次電池，所述正極活性材料還包括聚陰離子鋰化合物 1^]^(?0山，所述厘為附、(：〇、]\111沖6、11、￥的任一種，0彡叉彡5,0彡7彡5;所述負(fù)極活性 材料中的結(jié)晶碳包括天然石墨、石墨化焦炭、石墨化MCMB、石墨化中間相瀝青碳纖維中的一 種及以上；所述的鋰合金為鋰和鋁、鋅、硅、錫、鎵、銻任一種及以上金屬的合金。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種含有腈乙基胺的電解液及一種鋰二次電池，電解液包括電解質(zhì)鋰鹽、腈乙基胺、非水有機(jī)溶劑和添加劑，電解質(zhì)鋰鹽在電解液中的濃度為0.5-2mol/L，腈乙基胺在電解液中的質(zhì)量百分含量為0.1%～20%，添加劑的用量為有機(jī)溶劑重量的0.1-10.0%。腈乙基胺分子結(jié)構(gòu)中含有一對(duì)以上的雙腈基官能團(tuán)，可以與過渡金屬離子絡(luò)合，少量添加即可有效抑制有機(jī)溶劑在正極表面的不可逆氧化反應(yīng)，從而提高電解液的耐氧化能力；另外腈乙基胺分子結(jié)構(gòu)中含有具有“路易斯”堿性的胺基基團(tuán)，通過胺基與電解液中游離的微量HF和PF5絡(luò)合作用，可以有效穩(wěn)定電解液的理化性質(zhì)。腈乙基胺上述技術(shù)特征有利于改善電池在高電壓下的循環(huán)性能，以及減少電池在高溫儲(chǔ)存環(huán)境下的氣脹率，提升容量恢復(fù)率。
【IPC分類】H01M10-0567, H01M10-0525
【公開號(hào)】CN104681868
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510035175
【發(fā)明人】仰永軍, 韓鴻波, 羅乾, 陳衛(wèi), 萬(wàn)華平
【申請(qǐng)人】東莞市凱欣電池材料有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日