一種含有苯二腈的電解液及使用該電解液的鋰離子電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及裡電池制備領域，本發(fā)明具體設及一種含有苯二臘的電解液及使用該 電解液的裡離子電池。
【背景技術】
[0002] 裡離子電池是新一代最具競爭力的電池，被稱為"綠色環(huán)保能源"，是解決當代環(huán) 境污染問題和能源問題的首選技術。近年來，在高能電池領域中裡離子電池已取得了巨大 成功，但消費者仍然期望綜合性能更高的電池面世，而運取決于對新的電極材料和電解質 體系的研究和開發(fā)。
[0003] 目前智能手機、平板電腦等電子數(shù)碼產品對電池的能量密度要求越來越高，使得 商用裡離子電池難W滿足要求。提升電池的能量密度可W通過W下兩種方式：
[0004] 1.選擇高容量和高壓實正負極材料；
[0005] 2.提高電池的工作電壓。
[0006] 然而在電池中，在正極材料充電電壓提高的同時，電解液的氧化分解現(xiàn)象會加劇， 從而導致電池性能的劣化。另外，電池在使用過程中普遍存在正極金屬離子溶出的現(xiàn)象，特 別是電池在經過長時間的高溫存儲后，正極金屬離子的溶出進一步加劇，導致電池的保持 容量偏低。造成運些問題的因素主要有：（1)電解液的氧化分解。在高電壓下，正極活性材 料的氧化活性較高，使得其與電解液之間的反應性增加，加上在高溫下，高電壓正極和電解 液之間的反應進一步加劇，導致電解液的氧化分解產物不斷在正極表面沉積，劣化了正極 表面特性，導致電池的內阻和厚度不斷增長。（2)正極活性物質的金屬離子溶出與還原。一 方面，在高溫下，電解液中的LiPFe極容易分解，產生HF和PF5。其中HF會腐蝕正極，導致 金屬離子的溶出，從而破壞正極材料結構，導致容量流失；另一方面，在高電壓下，電解液容 易在正極被氧化，導致正極活性物質的金屬離子容易被還原而溶出到電解液中，從而破壞 正極材料結構，導致容量損失。同時，溶出到電解液的金屬離子，容易穿過SEI到達負極獲 得電子而被還原成金屬單質，從而破壞了SEI的結構，導致負極阻抗不斷增大，電池自放電 加劇，不可逆容量增大，性能惡化。
[0007] 氣代碳酸乙二醋（FEC)由于其具有較高的分解電壓和抗氧化性，同時具有較好的 成膜特性，目前普遍用于裡離子電池電解液中W保證電池的循環(huán)性能。但FEC作為高電壓 電池的電解液的添加劑，也存在較多問題。其高溫特性較差，在高溫下容易分解產生游離酸 (HF),容易導致電池在高溫循環(huán)后厚度膨脹和內阻增長較大；同時由于其在高溫下分解產 生游離酸，會進一步加劇正極的金屬離子溶出，會進一步劣化裡離子電池長時間高溫存儲 性能。
[0008] 為了解決含有氣代碳酸乙締醋添加劑的裡離子電池在高溫存儲過程中的脹氣 問題，申請?zhí)枮镃N201110157665的中國專利采用在電解液中通過添加有機二臘類物質 (NC-(CH2)n-CN，其中n= 2~4)的方法。運種方法雖然可W在一定程度上改善裡離子電 池的高溫存儲性能，但該方法卻受到一定的限制。例如當要求循環(huán)性能與高溫存儲性能同 時進一步提高時，運兩種結果會出現(xiàn)矛盾。
[0009] 美國專利US2008/0311481Al(SamsungSDICo. ,Ltd)公開含有兩個臘基的酸/ 芳基化合物，改善電池在高電壓和高溫條件下的氣脹，改善高溫存儲性能，其電池性能有 待進一步改進。
[0010] 美國專利US5471862將電解液中的酸類換成鏈狀簇酸醋，形成含有鏈狀簇酸醋、 環(huán)狀碳酸醋及鏈狀碳酸醋混合溶劑的電解液，避免了酸類與負極的副反應，明顯改善了裡 離子電池的低溫循環(huán)性能與高溫存儲性能，但是簇酸醋類溶劑會與負極發(fā)生不可避免的副 反應。
[0011] 有鑒于此，確有必要提供一種改善高電壓下穩(wěn)定性好、同時兼顧循環(huán)和高溫性能 的電解液方法。

【發(fā)明內容】

[0012] 本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提供一種含有苯二臘的電解 液及使用該電解液的裡離子電池。
[0013] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過W下技術方案來實現(xiàn)：
[0014] 本發(fā)明通過W下技術方案實現(xiàn)：
[0015] 一種含有苯二臘的電解液，包括非水溶劑，裡鹽和添加劑，所述非水有機溶劑為在 含有苯二臘的電解液中的質量百分含量為1~40%的簇酸醋類化合物；所述添加劑包括氣 代碳酸乙締醋（FEC)和具有式I所示結構的苯二臘化合物中的至少一種，式I為：
[0016] 其中n為1~3的整數(shù)。 I..
[0017]所述簇酸醋類化合物選自乙酸甲醋、乙酸乙醋、乙酸丙醋、丙酸甲醋、丙酸乙醋、丙 酸丙醋、下酸甲醋、下酸乙醋、丫-下內醋、丫-戊內醋、5-戊內醋、E-己內醋中的一種或 兩種W上。
[0018] 所述氣代碳酸乙締醋在電解液中的質量百分含量為1%~6%。
[0019] 所述具有式I所示結構的苯二臘化合物在電解液中的質量百分含量為0. 01%~ 5%。
[0020] 所述裡鹽選自六氣憐酸裡、高氯酸裡、四氣棚酸裡、雙氣草酸棚酸裡、二氣甲 基橫酷）亞胺裡和雙氣橫酷亞胺裡鹽中的一種或兩種W上。
[0021] 所述的含有苯二臘的電解液，還含有己二臘、下二臘、1,3-丙烷橫內醋、1,4-下燒 橫內醋、1,3-丙締橫酸內醋、硫酸乙締醋和硫酸丙締醋中的一種或幾種添加劑，且上述各添 加劑在電解液中的質量百分比各自為0. 1~5%。
[0022] 一種裡離子電池，正極、負極和位于正極和負極之間的隔膜，還包括本發(fā)明的含有 苯二臘的電解液液。 陽02引所述正極的活性物質的結構式為：LiNixCoyMn,LuXy,瓜，其中，L為Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Z;r、Zn、Si或F'e，0《x《l，0《y《l，0《z《l。
[0024] 正極材料優(yōu)選為LiCo山x〇2,其中，L為41、5'、]\%、1'1、〔日、2'、211、51或化，0知《1。 陽0巧]本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0026] (I)含有苯二臘的電解液中含有改善電極/電解液界面的簇酸醋類溶劑，抑制了 電解液的分解，減少了電池的產氣量，從而改善裡離子電池的高溫存儲性能；
[0027] 似添加劑中1 %~6%的氣代碳酸乙締醋師C)，其具有較高的分解電壓和抗氧 化性，同時在負極可W形成優(yōu)良的SEI，保證電池具有優(yōu)良的循環(huán)性能； 陽02引 做添加劑中0.Ol%~5%的苯二臘化合物，苯環(huán)的鄰，間，對位上連有含有1~3 個碳的雙臘，苯環(huán)上的乙臘基團（-C-CN)，可與正極活性材料中的金屬離子（如Co3+)絡合， 降低電解液分解，抑制金屬離子溶出，保護正極，提高電池高溫性能。其單體可能在正極表 面發(fā)生電化學聚合反應生成致密薄層導電聚合物膜，可降低電池內阻，抑制電解液在高電 壓的條件下電解液與正極材料的進一步反應，改善電池性能；
[0029] (4)本發(fā)明的高電壓裡離子電池用非水電解質溶液具有使得高電壓裡離子電池獲 得優(yōu)良的循環(huán)性能和高溫性能的有益效果。
[0030] 本發(fā)明的主要創(chuàng)新點為：通過選擇含有改善電極/電解液界面的簇酸醋類溶劑， 抑制了電解液的分解，減少了電池的產氣量，從而改善裡離子電池的高溫存儲性能；通過Li BOB具有在正負極成膜的作用，一方面提高電解液氧化穩(wěn)定性，一方面在負極成膜提高SEI 的穩(wěn)定性，從而提高電池的循環(huán)和高溫性能；通過氣代碳酸乙締醋（FEC)在負極形成優(yōu)良 的SEI，保證高電壓電池優(yōu)良的循環(huán)性能；通過乙二醇雙（丙臘）酸保護正極，保證電池優(yōu) 良的高溫性能；進一步還含有己二臘、下二臘，可W和金屬離子發(fā)生絡合作用，降低電解液 分解，抑制金屬離子溶出，保護正極，可W進一步提高高電壓裡離子電池的高溫性能；進一 步還含有1,3-丙烷橫內醋、硫酸乙締醋等高溫添加劑，通過能具有在正極成膜的作用，有 效地形成優(yōu)質、穩(wěn)定的SEI膜，對電池的循環(huán)性能和高溫儲存性能進一步改善。
【具體實施方式】
[0031] 下面通過示例性的實施例對本發(fā)明進行進一步的闡述；但本發(fā)明的范圍不應局限 于實施例的范圍，任何不偏離本發(fā)明主旨的變化或改變能夠為本領域的技術人員所理解， 都在本發(fā)明的保護范圍W內。 陽0巧實施例1
[0033] 本實施例裡離子電池的制備方法，根據(jù)電池的容量設計（1640mAh)，正負極材料容 量確定涂布面密度。正極活性物質購自湖南杉杉鉆酸裡材料；負極活性物質購自江西紫晨 科技。其正極制備步驟、負極制備步驟、電解液制備步驟、隔膜制備步驟和電池組裝步驟說 明如下；
[0034] 所述正極制備步驟為：按96.8:2.0:1.2的質量比混合正極活性材料鉆酸裡，導電 碳黑和粘結劑聚偏二氣乙締，分散在N-甲基-2-化咯燒酬中，得到正極漿料，將正極漿料均 勻涂布在侶錐的兩面上，經過烘干、壓延和真空干燥，并用超聲波焊機焊上侶制引出線后得 到正極板，極板的厚度在100-150ym之間；
[0035] 所述負極制備步驟為：按96:1:1. 2:1.8的質量比混合石墨，導電碳黑、粘結劑下 苯橡膠和簇甲基纖維素，分散在去離子水中，得到負極漿料，將負極漿料涂布在銅錐的兩面 上，經過烘干、壓延和真空干燥，并用超聲波焊機焊上儀制引出線后得到負極板，極板的厚 度IOO-ISOym之間；
[0036]