一種電解液添加劑、含有該添加劑的電解液及鋰離子電池的製作方法

2023-05-13 18:07:51

專利名稱：一種電解液添加劑、含有該添加劑的電解液及鋰離子電池的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電解液添加劑、含有該添加劑的電解液及鋰離子電池。
背景技術：
目前，商業用鋰離子電池的正極材料主要有錳酸鋰、鈷酸鋰、三元材料、磷酸亞鐵鋰幾種，其充電截止電壓一般不超過4. 2V，隨著科技的進步及市場的不斷發展，提升鋰電池的能量密度日益顯得重要而迫切。除了現有材料和電池的製作工藝改進之外，高電壓(5V)正極材料是比較熱門的研究方向之一，它是通過提升正極活性材料的充電深度來實現電池的高能量密度。從結構上來說，目前發現的5V正極材料包括(I)具有尖晶石結構的錳系氧化物，·如LiMn2_xLix04、LiMn2_xMx04等；(2)具有反尖晶石結構的釩系氧化物如LiMxV2_x04 ; (3)具有橄欖石結構的複合磷酸鹽LiMPO4，如LiCoPO4、Li3V2PO4等。由於反尖晶石結構的材料中，鋰離子的化學擴散係數低，因此可逆容量很低，沒有太多應用價值，而在LiCoPO4中，鋰離子的脫嵌反應也非常困難，並且限於鈷元素的稀缺性，其應用價值也很小，相比之下，尖晶石結構的錳系氧化物及其衍生物具有更好的商業化前景。但是，在提高正極材料電壓的同時，電池的充放電循環等電性能卻在下降，一方面原因是新開發的正極材料不夠穩定，另一方面即是電解液的匹配問題，常規的電解液在5V高電位下是會在電池正極表面氧化分解的，電解液自身的氧化分解反應同時也會促使正極材料的惡化反應。因此必須開發一種能耐5V高電壓的電解液，進而實現鋰電池電性能的優良發揮。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種能降低正極的表面活性而抑制電解液的氧化分解，達到提高高電壓(5V)鋰離子電池的高溫儲存性能和循環性能的鋰離子電池電解液的添加劑。本發明的另一個目的在於提供一種含有上述添加劑，能有效提高鋰離子電池的高溫儲存性能和循環性能的鋰離子電池電解液和鋰離子電池。本發明一種鋰離子電池電解液的添加劑所採用的技術方案是所述添加劑包括3-氰基-6-三氟甲基卩比唆(C7H3F3N2)，其化學分子式如下
權利要求
1.一種鋰離子電池電解液的添加劑，其特徵在於所述添加劑包括3-氰基-6-三氟甲基吡啶(C7H3F3N2),其化學分子式如下
2.一種包括權利要求I所述的添加劑的鋰離子電池電解液，其特徵在於所述電解液還包括鋰鹽和有機溶劑，所述添加劑的使用質量相當於所述鋰鹽和所述有機溶劑總質量的0.1% 5%。
3.根據權利要求2所述的一種鋰離鋰離子電池電解液，其特徵在於所述鋰鹽為六氟磷酸鋰(LiPF6)、高氯酸鋰(LiClO4)、四氟硼酸鋰(LiBF4)、甲基磺酸鋰(LiCH3SO3)、三氟甲基磺酸鋰(LiCF3SO3)、雙三氟甲基磺醯亞胺鋰(LiN(CF3SO2)2)、雙草酸硼酸酯鋰(LiBOB)中的任意一種或是其中的幾種混合使用。
4.根據權利要求3所述的一種鋰離鋰離子電池電解液，其特徵在於所述鋰鹽的濃度為 0. 5M-1. 5M。
5.根據權利要求2所述的一種鋰離鋰離子電池電解液，其特徵在於所述有機溶劑為鏈狀和環狀碳酸酯類、羧酸酯類、醚類及雜環化合物的一種或多種。
6.根據權利要求2-5任一項所述的一種鋰離鋰離子電池電解液，其特徵在於所述所述添加劑還包括二氧化碳(C02)、二硫化碳(CS2)、碳酸亞乙烯酯(VC)、亞乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、亞硫酸乙烯酯(ES)中的一種或多種。
7.一種包括權利要求2所述的鋰離子電池電解液的鋰離子電池，其特徵在於所述鋰離子電池還包括正極和負極，所述正極由錳系氧化物材料製成。
8.根據權利要求7所述的一種鋰離子電池，其特徵在於所述錳系氧化物包括富鋰錳系氧化物LiMn2_xLix04或摻雜類錳系氧化物LiMn2_xMx04。
全文摘要
本發明公開了一種電解液添加劑、含有該添加劑的電解液及鋰離子電池。所述鋰離子電池包括電解液、正極和負極，所述正極由錳系氧化物材料製成，所述電解液包括鋰鹽、有機溶劑、添加劑，所述添加劑的使用質量相當於所述鋰鹽和所述有機溶劑總質量的0.1%~5%，所述添加劑包括3-氰基-6-三氟甲基吡啶(C7H3F3N2)，所述添加劑的添加優化了正極/電解液界面，降低正極的表面活性，抑制電解液的氧化分解，另一方面，由於氟元素、氮元素的引入，電解液的高溫安全性也明顯提高，所以本發明能提高高電壓(5V)鋰電池的高溫儲存性能和循環性能。
文檔編號H01M10/0525GK102760906SQ201210248980
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月18日 優先權日2012年7月18日
發明者戴曉兵, 許傑 申請人:珠海市賽緯電子材料有限公司