一種用於鋰離子電池的非水電解液和鋰離子電池的製作方法
2023-05-25 22:57:41 1
一種用於鋰離子電池的非水電解液和鋰離子電池的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於鋰離子電池的非水電解液，包括：鋰鹽；有機溶劑；以及浸潤添加劑，所述浸潤添加劑為非離子型表面活性劑，該非離子型表面活性劑為結構式（1）所示的氟醚化合物，R1-O-R2（結構式(1）)，中R1為碳原子數為3-6的含氟烷基，R2為碳原子數為2-6的含氟烷基，結構式(1)所示的氟醚化合物在電解液中的含量按電解液總重量計為0.01%-2%。本發明的有益效果為：本發明非水電解液含有氟醚的浸潤添加劑，該浸潤添加劑是一種含疏水基團的非離子型表面活性劑，該表面活性劑可以改變電解液的表面性能，提高電解液與極片、隔膜間的附著力，提高電解液在極片上的滲透性能。
【專利說明】—種用於鋰離子電池的非水電解液和鋰離子電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種具有良好浸潤性的非水電解液和鋰離子電池。
【背景技術】
[0002]鋰離子電池因為其優秀的電化學性能，安全環保等特性，是目前最受歡迎，最廣泛使用的二次電池。但隨著電動車的起步發展，可攜式設備的廣泛使用，人們對鋰離子電池的需求越來越大，對電池提出的要求也越來也高，有限體積有限質量的鋰離子電池，人們希望使用時間和循環壽命變得更長，所以這就要求提高鋰離子電池的體積能量密度和功率密度，目前主要是通過提高電池的工作電壓和增加活性物質的量來提高能量密度。
[0003]鋰離子電池主要由正極材料、負極材料、電解液、隔膜、集流體、電池殼等部件組成。正極材料一般採用含鋰的金屬氧化物，負極材料通常採用碳材料，電解液通常是溶解了鋰鹽的非水有機溶劑，電解液在電池的正負極之間起著傳輸離子的作用，隔膜主要是由聚乙烯、聚丙烯等高分子聚合物構成，起著隔絕正負極的作用。然而，當電解液在某些條件下(低溫條件下)，電解液的物理化學性質會發生變化，例如黏度變大、電解液凝固等，使得電解液與正、負極以及隔膜之間的浸潤性和界面相容性變差，不能完全浸潤，阻礙了鋰離子在正負極間的穿梭，電池的界面電阻增大，進而影響了電池的倍率性能、放電容量和工作電壓。另外，隨著壓實密度的提高，電解液對極片的浸潤性能進一步變差，這就使得電池注液變得非常困難，注液量變得更少。因此，對於電池來講，選擇浸潤性好的電解液，是獲得高能量密度和長循環壽命的關鍵，電解液在常溫和低溫下的浸潤性成為衡量電解液好壞的一個重要指標。
[0004]目前，液態鋰離子電池電解液主要採用環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合溶劑，此類質子惰性溶劑粘度偏高，表面張力偏大，注液時，傾倒性不太好，特別是高壓實密度的電池，注液變得非常困難。另一方面，PE、PP隔膜材料與電解液的附著力小，導致電解液對隔膜的浸潤性較差。由於電池容量的增加，極片上的活性物質變多，組件與殼體之間的空間變小，使得灌注電解液變得十分困難。所以碳酸酯類的質子惰性溶劑對高比表面的正、負極活性材料的潤溼性不太好，滲透變慢，這樣會導致電極材料與電解液的接觸電阻偏大，很難滿足鋰離子電池大倍率充放電的要求，進而會影響正負極材料的利用率，不利於電池容量的發揮，循環壽命的延長。
[0005]中國專利號CN101030661B，CN101584075A, CN101874326A, CN10211360A 中分別都
提到選用氟醚類的溶劑，含量為20%-80%，能夠提高非水電解液的阻燃和安全性能，由於氟醚含有吸電子取代基，該基團的電子密度較高，能夠誘捕從正極活性材料上析出的部分金屬陽離子，從而抑制了金屬離子在負極上的沉積，從而改善電池的綜合性能。
【發明內容】
[0006]本發明的發明目的是為了解決上述技術問題，提供一種改善電池浸潤性、傾倒性，且具有優異壽命性能和高溫穩定性的鋰離子電池用非水電解液和鋰離子電池。
[0007]為了實現上述發明目的，本發明採用的技術方案為:
[0008]一種用於鋰離子電池的非水電解液，包括:
[0009]鋰鹽；
[0010]有機溶劑；
[0011]以及浸潤添加劑，所述浸潤添加劑為非離子型表面活性劑，該非離子型表面活性劑為結構式(I)所示的氟醚化合物，
[0012]R1-O-R2
[0013]結構式(I)
[0014]其中R1為碳原子數為3-6的含氟烷基，R2為碳原子數為2-6的含氟烷基，結構式
(I)所示的氟醚化合物在電解液中的含量按電解液總重量計為0.01%-2%。
[0015]其中，所述氟醚化合物為結構式(2 )所示，
[0016]
【權利要求】
1.一種用於鋰離子電池的非水電解液，其特徵在於，包括: 鋰鹽； 有機溶劑； 以及浸潤添加劑，所述浸潤添加劑為非離子型表面活性劑，該非離子型表面活性劑為結構式(I)所示的氟醚化合物，
RfO-R2 結構式(I) 其中R1為碳原子數為3-6的含氟烷基，R2為碳原子數為2-6的含氟烷基，結構式(I)所示的氟醚化合物在電解液中的含量按電解液總重量計為0.01%-2%。
2.根據權利要求1所述的用於鋰離子電池的非水電解液，其特徵在於，所述氟醚化合物為結構式(2)所示，
3.根據權利要求1所述的用於鋰離子電池的非水電解液，其特徵在於，進一步還包括碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1，3-丙烷磺內酯中的一種或多種組合的添加劑。
4.根據權利要求1所述的用於鋰離子電池的非水電解液，其特徵在於，所述有機溶劑包括環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯； 所述環狀碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯中的一種或多種組合； 所述鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸甲丙酯中的一種或多種組合。
5.根據權利要求4所述的用於鋰離子電池的非水電解液，其特徵在於，所述有機溶劑包括碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯，所述碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的重量比為4:6。
6.根據權利要求1所述的用於鋰離子電池的非水電解液，其特徵在於，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰或六氟砷酸鋰中的一種或多種組合。
7.一種鋰離子電池，其特徵在於，包括: 活性物質為鋰過渡金屬氧化物的陰極； 活性物質為石墨的陽極； 置於陰極與陽極之間的隔板； 以及非水電解液，所述非水電解液為權利要求1至6任意一項所述的非水電解液。
【文檔編號】H01M10/0567GK103633371SQ201310684786
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】石橋, 周笛雄 申請人:深圳新宙邦科技股份有限公司