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] 鋰離子電池因具有能量密度高、工作電壓高、自放電率低、循環(huán)壽命長(zhǎng)以及無(wú)污染 等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)已作為電源廣泛應(yīng)用于相機(jī)、手機(jī)等電子產(chǎn)品。
[0003] 然而，由于某些特殊環(huán)境的影響，鋰離子電池需要在超低溫下使用，例如中國(guó)東北 的冬天，環(huán)境溫度一般低于-20°c。此外，某些電子產(chǎn)品正常工作時(shí)需要大功率放電，例如航 模飛行，電動(dòng)玩具等。
[0004] 為了使鋰離子電池能夠在低溫環(huán)境下使用或者大功率工作，需使用低熔點(diǎn)，低粘 度的電解液。由于鏈狀羧酸酯具有低熔點(diǎn)、低粘度的特點(diǎn)，能有效地提高鋰離子電池的倍率 放電性能，但是羧酸酯會(huì)與鋰離子電池陽(yáng)極有化學(xué)反應(yīng)，嚴(yán)重惡化鋰離子電池的循環(huán)性能， 另外，在高電壓下，鏈狀羧酸酯在陰極的副反應(yīng)加劇，從而進(jìn)一步限制了鏈狀羧酸酯在鋰離 子電池電解液中的應(yīng)用。
[0005] 因此，現(xiàn)在亟需一種不僅能夠有效改善鋰離子電池的倍率放電性能，而且能夠提 高鋰離子電池的高溫存儲(chǔ)性能以及循環(huán)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問(wèn)題，本申請(qǐng)人進(jìn)行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：將包括含有鹵原子的環(huán) 狀碳酸酯類化合物、鏈狀羧酸酯類化合物以及添加劑的電解液應(yīng)用到鋰離子電池中后，不 僅提高了鋰離子電池的倍率放電性能，而且提高了鋰離子電池的高溫存儲(chǔ)性能以及循環(huán)性 能，特別是提高了鋰離子電池在高倍率下的循環(huán)性能，從而完成本申請(qǐng)。
[0007] 本申請(qǐng)的目的在于提供一種電解液，其特征在于，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽、含有鹵原 子的環(huán)狀碳酸酯類化合物以及添加劑，其中，所述有機(jī)溶劑包括鏈狀羧酸酯類化合物，所述 添加劑為選自下述式III所示和式IV所示的化合物中的一種或多種：
[0008]
[0009] 在所述式III中，R3為選自碳原子數(shù)為1~10的亞烷烴基，
[0010] 在所述式IV中，R4、R5、&各自獨(dú)立地為選自碳原子數(shù)為1~10的亞烷烴基。
[0011] 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)?zhí)峁┑碾娊庖?，其中，所述正極片包括正極集流體和設(shè)置于所述正極集流體上的正 極活性物質(zhì)層，其中，所述正極活性物質(zhì)層包括正極活性材料、粘接劑和導(dǎo)電劑；所述負(fù)極 片包括負(fù)極集流體和設(shè)置于所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性物質(zhì)層，其中，所述負(fù)極活性物 質(zhì)層包括負(fù)極活性材料、粘接劑和導(dǎo)電劑；所述鋰電池隔膜位于正極片和負(fù)極片之間。
[0012] 本申請(qǐng)?zhí)峁┑碾娊庖?，?yīng)用到鋰離電池中后，不僅提高了鋰離子電池的倍率放電 性能，而且提高了鋰離子電池的高溫存儲(chǔ)性能以及循環(huán)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 下面通過(guò)對(duì)本申請(qǐng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本申請(qǐng)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將隨著這些說(shuō)明而變得更 為清楚、明確。
[0014] 本申請(qǐng)的目的在于提供一種電解液，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽、含有鹵原子的環(huán)狀碳酸 酯類化合物以及添加劑，其中，所述有機(jī)溶劑包括鏈狀羧酸酯類化合物，所述添加劑為選自 下述式III和式IV所示的化合物中的一種或多種：
[0015]
[0016]
[0017] 在上述式III中，R3為選自碳原子數(shù)為1~10的亞烷烴基，進(jìn)一步優(yōu)選地，1? 3為 選自碳原子數(shù)為1~7的亞烷烴基，更進(jìn)一步優(yōu)選地，R3為選自碳原子數(shù)為1~4的亞烷烴 基。
[0018] 在上述式IV中，R4、R5、&各自獨(dú)立地為選自碳原子數(shù)為1~10的亞烷烴基，進(jìn)一 步優(yōu)選地，&、1? 5、1?6各自獨(dú)立地為選自碳原子數(shù)為1~5的亞烷烴基，更進(jìn)一步優(yōu)選地，R4、 尺 5、&各自獨(dú)立地為選自碳原子數(shù)為1~3的亞烷烴基。
[0019] 在上述式IV中，R4、R5、1?6可以相同，也可以互不相同，或者其中的任意兩個(gè)基團(tuán)相 同。
[0020] 另外，在所述電解液中，所述添加劑為選自上述式III所示的化合物中的至少一 種或是上述式IV所示的化合物中至少一種。也就是說(shuō)，電解液中可不同時(shí)含有上述III所 示的化合物和上述式IV所示的化合物。
[0021] 在上述式III和式IV中，所述亞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，鏈狀亞烷烴基、環(huán)狀烷烴基均可。特別的，選擇鏈狀亞烷烴基。
[0022] 在上述式III中，作為亞烷烴基的實(shí)例，具體可以舉出：-ch2-、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2 -、-ch2ch2ch2ch2-、-ch2ch2ch2ch2ch2、
[0024] 在上述式IV中，作為亞烷烴基的實(shí)例，具體可以舉出：-ch2-、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2- 、-ch2ch2ch2ch2-、-ch2ch2ch2ch2ch2-、
[0025]
[0026] 作為式III和式IV所示化合物的實(shí)例，具體可以舉出：丁二腈、戊二腈、己二腈、庚 二臆、1，2-二（2-氛乙氧基）乙燒、1，2-二（2-氛乙氧基）丙烷、1，2-二（3-氛丙氧基）乙 烷。
[0027] 其中，1，2_二（2-氰乙氧基）乙烷由下式1所示：
[0028]
[0029] 1，2二（2-氰乙氧基）丙烷由下式2所示：
[0030]
[0031] 1，2-二（3-氰丙氧基）乙烷由下式3所示：
[0032]
[0033] 在上述電解液中，添加劑的含量并沒(méi)有特別的限制，可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，特 別的，添加劑的含量為電解液的總重量的〇. 1~6%，進(jìn)一步的，添加劑的含量為電解液的 總重量的0. 3~5%，更進(jìn)一步的，添加劑的含量為電解液的總重量的0. 5~3%。
[0034] 若電解液中的添加劑的含量過(guò)低時(shí)，不能有效的提升鋰離子電池的電化學(xué)性能， 例如倍率放電性能、存儲(chǔ)后的容量保持率和循環(huán)性能；若電解液中的添加劑的含量過(guò)高時(shí)， 同樣也不利于提高鋰離子電池的倍率放電性能、存儲(chǔ)后的容量保持率和循環(huán)性能。
[0035] 在上述電解液中，含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物的具體種類并沒(méi)有特別的限 制，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。其中，鹵原子為F、C1。在含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合 物中，鹵原子的個(gè)數(shù)可為1個(gè)，2個(gè)，3個(gè)或4個(gè)。特別的，鹵原子的個(gè)數(shù)優(yōu)選為1個(gè)。
[0036] 特別的，含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物為選自下述式I所示的化合物中的一 種或多種。
[0037]
[0038] 在上述式1中，1?11、1?12、1?22、1?2 3各自獨(dú)立地為選自1^中的一種，且在1?11、1?12、1?22、 尺2 3中至少有一個(gè)為F。1?11、1?12、1?22、1?2 3可各自獨(dú)立地任選1^、(：1中的一種。也就是說(shuō)，可 根據(jù)實(shí)際需求，選則鹵原子取代的個(gè)數(shù)，鹵原子取代的個(gè)數(shù)可為1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)或4個(gè)。當(dāng) 取代的個(gè)數(shù)為2個(gè)以上時(shí)，鹵原子具體的種類并不受到具體的限制，例如，取代基的種類可 完全相同，也可互不相同，或者是任意兩個(gè)以上取代基相同。特別的，鹵原子取代的個(gè)數(shù)為 1個(gè)。
[0039] 作為含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物的實(shí)例，具體可以舉出：
[0040]
[0041 ] 在上述電解液中，所述含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物的含量可根據(jù)實(shí)際需求 進(jìn)行選擇，特別的，含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物的含量為電解液的總重量的〇. 1~ 7%，進(jìn)一步的，含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物的含量?jī)?yōu)選為電解液的總重量的0. 5~ 6%，更進(jìn)一步的，含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物的含量?jī)?yōu)選為電解液的總重量的1~ 4%〇
[0042] 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物的含量過(guò)低時(shí)，使得電解液在陽(yáng) 極表面形成的固體電解質(zhì)界面（solid electrolyte interface，簡(jiǎn)稱SEI)膜不夠充分，因 此，難以抑制電解液與陽(yáng)極界面的副反應(yīng)，從而降低鋰離子電池的電化學(xué)性能，例如倍率放 電性能，存儲(chǔ)性能以及循環(huán)性能，含有鹵原子的環(huán)狀碳酸酯類化合物的含量過(guò)高時(shí)，又會(huì)使 得電解液在陽(yáng)極表面形成的SEI膜太厚，增加阻抗，從而不利于提升鋰離子電池的倍率放 電性能、高溫存儲(chǔ)后的容量保持率以及循環(huán)性能。
[0043] 在上述電解液中，所述鏈狀羧酸酯類化合物的具體種類并不受到特別的限制，可 根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。
[0044] 在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述鏈狀羧酸酯類化合物為選自下述式II所示的化合物 中的一種或多種：
[0045]
[0046] 其中，&、1?2各自獨(dú)立地為選自碳原子數(shù)為1~10的烷烴基，特別地，Ri、R2各自獨(dú) 立地為選自碳原子數(shù)為1~5的烷烴基，進(jìn)一步優(yōu)選地，&、R2各自獨(dú)立地為選自碳原子數(shù) 為1~3的烷烴基。
[0047] 在上述式II中，&、私可以相同，也可以互不相同。
[0048] 在上述式II中，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，鏈狀烷烴基、環(huán)狀烷烴基均可。特別的，選擇鏈狀烷烴基。
[0049] 作為烷烴基的實(shí)例，