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] 鋰離子電池因具有比能量高、循環(huán)壽命長、自放電小等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于消費類 電子產(chǎn)品以及儲能與動力電池中。然而隨著消費這對電子產(chǎn)品和電動汽車等終端需求越來 越高，迫切需要提高電池的能量密度。
[0003] 目前，提高鋰離子電池的能量密度以提高電池的工作電壓和開發(fā)高電壓正極材料 為主，但是隨著正極電位的提高，電解液容易在正極材料表面發(fā)生氧化分解，特別需要注意 的是正極材料中的過渡金屬會催化電解液在正極表面的反應(yīng)，加速電解液的分解，從而導(dǎo) 致鋰離子電池在存儲和循環(huán)過程中脹氣，嚴重影響4. 35V以上高電壓鋰離子電池的使用。
[0004] 因此，確有必要提供一種可以抑制高電壓以及高溫存儲和循環(huán)過程中產(chǎn)氣的電解 液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決上述問題，本申請人進行了銳意研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：將包含環(huán)磷腈類化合物 的電解液，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 離子電池在高溫下以及高壓下的存儲性能，從而完成本申請。
[0006] 本申請的目的在于提供一種電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑，其中所述添加 劑包含具有氰基取代基的環(huán)磷腈類化合物。
[0007] 特別的，所述具有氰基取代基的環(huán)磷腈類化合物為選自式I所示的化合物：
[0009] 其中，&、R2、R3、R4、R 5、R6各自獨立地為選自鹵原子、氰基、碳原子數(shù)為2~22的 烷氰基、碳原子數(shù)為3~22的烯氰基、碳原子數(shù)為7~20的芳氰基、碳原子數(shù)為2~22的 烷氧氰基、碳原子數(shù)為7~20的芳氧氰基、碳原子數(shù)為2~22的鹵代烷氰基、碳原子數(shù)為 3~22的鹵代烯氰基、碳原子數(shù)為7~20的鹵代芳氰基、碳原子數(shù)為2~22的鹵代烷氧 氰基、碳原子數(shù)為7~20的鹵代芳氧氰基中的一種，其中，所述鹵原子為F、Cl、Br，且在札、 R2、R3、R4、R5、R6中至少一個為含有氰基的取代基。
[0010] 本申請的另一目的在于提供一種鋰離子電池，其特征在于，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、鋰電池隔膜和本申請?zhí)峁┑碾娊庖骸?br>[0011] 本申請?zhí)峁┑陌协h(huán)磷腈類化合物的電解液，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，例如在4. 35V以上的高壓下經(jīng)過多次循環(huán)后，仍 然具有$父尚的容量保持率，另外，還能夠提尚鋰·尚子電池在尚溫下以及尚壓下的存儲性能， 特別地，提高鋰離子電池在4. 35V以上的高壓下且在60°C和85°C下存儲性能。
【具體實施方式】
[0012] 下面通過對本申請進行詳細說明，本申請的特點和優(yōu)點將隨著這些說明而變得更 為清楚、明確。
[0013] 本申請的目的在于提供一種電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑，其中所述添加 劑包含具有氰基取代基的環(huán)磷腈類化合物。
[0014] 優(yōu)選地，所述具有氰基取代基的環(huán)磷腈類化合物為選自式I所示的化合物。
[0016] 在上述式I中，&、1?2為、1?4、1? 5、1?6各自獨立地為選自鹵原子、氰基、碳原子數(shù)為2~ 22的烷氰基、碳原子數(shù)為3~22的烯氰基、碳原子數(shù)為7~20的芳氰基、碳原子數(shù)為2~ 22的烷氧氰基、碳原子數(shù)為7~20的芳氧氰基、碳原子數(shù)為2~22的鹵代烷氰基、碳原子 數(shù)為3~22的鹵代烯氰基、碳原子數(shù)為7~20的鹵代芳氰基、碳原子數(shù)為2~22的鹵代 烷氧氰基、碳原子數(shù)為7~20的鹵代芳氧氰基中的一種，其中，在&、R2、R3、R 4、R5、R6中至 少一個為含有氰基的取代基，所述鹵原子為F、Cl、Br，鹵代物中的鹵原子也為F、Cl、Br。
[0017] 在本申請中，"烷氰基"為在烷烴基上連接有氰基所形成的基團，"烯氰基"為在烯 基上連接有氰基所形成的基團，"芳氰基"為在芳基上連接有氰基所形成的基團，"烷氧氰 基"為在烷氧基上連接有氰基所形成的基團，"芳氧氰基"為在芳氧基上連接有氰基所形成 的基團，其中所述"連接"是指烷烴基、烯基、芳基、烷氧基以及芳氧基上的氫原子被氰基取 代而形成的連接方式。
[0018] 在上述式I中，&、R2、R3、R4、R 5、R6可以彼此相同，也可以互不相同，又或者是其中 任意兩者以上相同。優(yōu)選地，&、R3、R5相同且均為具有氰基的取代基。
[0019] 在上述式I中，碳原子數(shù)為2~22的烷氰基，其中與氰基相連的烷烴基的具體種 類并不受到具體的限制，可根據(jù)實際需求進行選擇，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。與烷烴基相連接的氰基的個數(shù)可為1個、2個、3個或者4個，特別地，優(yōu)選 為1個或者2個。在所述烷氰基中，烷氰基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的下限值可為2、3、4、5,烷氰 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、18、20。
[0020] 優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為2~10的烷氰基，進一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為2~8 的鏈狀烷氰基，碳原子數(shù)為3~10的環(huán)狀烷氰基，更進一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為2~6 的鏈狀烷氰基，碳原子數(shù)為5~8的環(huán)狀烷氰基。
[0021] 作為烷氰基的實例，具體可以舉出：氰甲基、2-氰基乙基、1-氰基乙基、3-氰基 正丙基、2-氰基異丙基、4-氰基正丁基、3-氰基仲丁基、2-氰基仲丁基、1-氰基仲丁基、叔 丁基氰基、5-氰基正戊基、4-氰基正戊基、3-氰基正戊基、2-氰基正戊基、1-氰基正戊基、 4_氰基異戊基、3-氰基異戊基、2-氰基異戊基、1-氰基異戊基、1-氰基-2，2-二甲基丙基、 3- 氛基-2, 2_二甲基丙基、3_氛基-1-乙基丙基、4_氛基-1-甲基丁基、6_氛基-正己基、 4- 氛基-異己基、3-氛基-1，1，2-二甲基丙基、7-氛基-正庚基、8-氛基-正辛基、2-氛甲 基_4_氛基丁基。
[0022] 在上述式I中，碳原子數(shù)為3~22的烯氰基，其中，與氰基連接的烯基并沒有特別 的限制，例如可為鏈狀烯基，電可為其它種類的烯基，其中鏈狀烯基又可分為直鏈烯基和支 鏈烯基。在烯氰基中，烯基的個數(shù)可為1個、2個、3個或者4個，優(yōu)選為1個或2個。另外， 與烯基相連接的氰基的個數(shù)可為1個、2個、3個或者4個，特別地，優(yōu)選為1個或者2個。在 所述烯氰基中，烯氰基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的下限值可為3、4、5,烯氰基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的 上限值可為 3、4、5、6、7、8、10、12、14、16、18、20。
[0023] 優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為3~12的烯氰基，進一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為3~10 的稀氰基，更進一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為3~7的稀氰基。
[0024] 作為烯氰基的實例，具體可以舉出：2_氰基乙烯基、1-氰基乙烯基、3-氰基烯丙 基、2-氰基烯丙基、1-氰基烯丙基、1-氰甲基異丙烯基、2-氰基異丙烯基、4-氰基-1- 丁烯 基、3-氛基-1- 丁烯基、2-氛基-1-丁烯基、1-氛基-1- 丁烯基、4-氛基_2_ 丁烯基、3-氛 基_2_ 丁烯基、2_氛基_2_ 丁烯基、1_氛基_2_ 丁烯基、2_氛甲基丙烯基、3_氛基_2_甲基 丙烯基、1-氰基-2-甲基丙烯基、2-氰基-1-甲基丙烯基、3-氰基-1-甲基丙烯基、1-氰甲 基丙烯基、3-氰基-2-甲基丙烯基、2-氰甲基丙烯基、5-氰基-2-戊烯基、5-氰基-3-戊烯 基、6_氛基_2_己烯基、6_氛基_3_己烯基、6_氛基-1-己烯基、6_氛基_4_己烯基、6_氛 基_5_己烯基、3, 3_二氛甲基-1- 丁烯基、4_氛基_3, 3_二甲基-1-丁烯基、7_氛基-1-庚 烯基、7-氛基_2_庚烯基、7-氛基_3_庚烯基、7-氛基_4_庚烯基、7-氛基_5_庚烯基、7-氛 基-6-庚烯基、8-氛基-1-辛烯基、8-氛基_2_辛烯基、8-氛基_3_辛烯基、8-氛基_4_辛 烯基、8_氛基_5_辛烯基、8_氛基_6_辛烯基、8_氛基_7_辛烯基。
[0025] 在上述式I中，碳原子數(shù)為7~20的芳氰基，其中與氰基相連的芳基的具體種類 并不受到具體限制，可根據(jù)實際需求進行選擇，例如苯基、苯烷基、聯(lián)苯基、芐基和稠環(huán)芳烴 基如萘基、蒽基、菲基等均可。與芳基相連接的氰基的個數(shù)可為1個、2個、3個或者4個，特 別地，優(yōu)選為1個或者2個。在所述芳氰基中，芳氰基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的下限值可為7、8、 9,芳氰基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的上限值可為7、8、9、10、12、14、16、18。
[0026] 優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為7~16的芳氰基，進一步地優(yōu)選，選擇碳原子數(shù)為7~14 的芳氰基，更進一步優(yōu)選地，選擇碳原子為7~10的芳氰基。
[0027] 作為芳氰基的實例，具體可以舉出：4_氰基苯基、2-氰基苯基、3-氰基苯基、4-氰 甲基苯基、2-氰甲基苯基、3-氰甲基苯基、4-氰乙基苯基、2-氰乙基苯基、3-氰乙基苯基、3， 5_二氰基苯基、2,6-二氰基苯基、3, 5-二氰甲基苯基、2,6-二氰甲基苯基、3, 5-二氰乙基苯 基、2,6-二氰乙基苯基、4-氰基苯甲基、3-氰基苯甲基、2-氰基苯甲基、2-氰基-1-萘基。
[0028] 在上述式I中，碳原子數(shù)為2~22的烷氧氰基，其中與氰基相連的烷氧基的種類 沒有并不受到具體的限制，可根據(jù)實際需求進行選擇，例如鏈狀烷氧基和環(huán)狀烷氧基均可， 鏈狀烷烴基又包括直鏈烷氧基和支鏈烷烴氧基，在烷氧基中的氧原子的個數(shù)優(yōu)選為1個或 2個。環(huán)狀烷烴氧基上可以有取代基，也可以不含有取代基。另外，與烷氧基相連接的氰基 的個數(shù)可為1個、2個、3個或者4個，特別地，優(yōu)選為1個或者2個。在所述烷氧氰基中，烷 氧氰基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的下限值可為2、3、4,烷氰基中碳原子數(shù)的優(yōu)選的上限值可為3、 4,5、6、7、8、10、12、14、16、18、20〇
[0029] 優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為2~12的烷氧氰基，進一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為2~ 10的鏈狀烷氧氰基，碳原子數(shù)為3~10的環(huán)狀烷氧氰基，更進一步優(yōu)選地，選擇碳原子數(shù)為 2~6的鏈狀烷氧氰基，碳原子數(shù)為5~8的環(huán)狀烷氧氰基。
[0030] 作為烷氧氰基的實例，具體可以出：氰基甲氧基、2-氰基乙氧基、3-氰基正丙氧