锂离子电池电解液及使用它的锂离子电池的制作方法
锂离子电池电解液及使用它的锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明设及裡离子电池制造技术领域，具体设及一种裡离子电池电解液及使用该 电解液的裡离子电池。
【背景技术】
[0002] 飞速发展的信息时代中，手机、笔记本、相机等电子产品的需求逐年增加。裡离子 电池作为电子产品的工作电源，具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点，正逐步 取代传统的Ni-〇l、MH-Ni电池。然而随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发 展，人们对裡离子电池的要求不断提高，开发具有高能量密度和满足快速充放电的裡离子 电池成为当务之急。目前，有效的方法是提高电极材料的电压、压实密度和选择合适的电解 液。
[0003] 商品化裡离子电池广泛应用的电解液是W六氣磯酸裡（LiPFe)为导电裡盐，W环 状和链状碳酸醋混合物为溶剂。但上述电解液仍存在诸多的不足，如电解液耐高压、高温性 能差，在电极表面形成较厚的界面膜，导致电池倍率性能低。因此，发展满足电池高电压、高 倍率、高稳定性需求的电解液极为重要。
[0004] 文献报道，链状駿酸醋具有低烙点、低粘度的特点，能有效地改善裡离子电池在常 温和低温环境下大倍率充电特性，能够有效降低电池直流内阻从而降低充电过程的温升。 链状駿酸醋类化合物可在石墨电极表面形成良好的界面膜，利于裡离子电池表现出良好的 循环和倍率性能（Journal of The Electrochemical Society, 2005, 152, A1837)。因此， 駿酸醋溶剂是非常有可能应用于裡离子电池，用于改善目前裡离子电池的循环、倍率性能。 但駿酸醋应用于高电压钻酸裡（LiCo〇2)等电池时，由于电池充放电时存在较强的氧化性 (LiCo〇2电极、活性氧），容易导致駿酸醋的氧化分解（Journal of The Electrochemical Society, 2002, 149, A361)。另外，基于駿酸醋体系的电池高温（60°C)循环时，电池容量损 失严重扣S 8679676B2)，电池高温存储性能劣化严重。因此，为了进一步拓宽駿酸醋溶剂的 使用范围，提高駿酸醋电解液在高电压、高温体系中的稳定性，需要向駿酸醋电解液中加入 合适的添加剂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种在高电压下（>4. 35V)，提高裡离子电池高温体系稳 定性的电解液，用于解决因依靠駿酸醋提高动力学性能而带来的高温存储和循环性能变差 的问题。
[0006]本发明提供了一种裡离子电池非水电解液，包括裡盐、非水有机溶剂、W及添加 剂；所述非水有机溶剂包含链状駿酸醋；所述添加剂包括横酸内醋和二膳化合物。
[0007]在根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述链状駿酸醋选自结构如式I所示化合物中至少一种：
[0008]
[000引其中Ri，R2为碳原子数目介于1~5的烧姪基或面代烧姪基。优选Ri为邸2邸3。 式I表示的駿酸醋类化合物可包括己酸甲醋、己酸己醋、己酸丙醋、丙酸甲醋、丙酸己醋、丙 酸丙醋。该种醋类化合物可单独或者混合使用。
[0010] 在根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述横酸内醋为包含具有式II 或式III或式IV或式V所示结构的横酸内醋中的至少一种；
[0011]
[001引其中Rs~Re各自独立的选自H、F、C1、Br、硝基、氯基、駿基、横酸基等取代基，或 碳原子数为1~10的饱和或不饱和烧姪基中的任意一种。其中，烧姪基不带有取代基，也 可W具有0原子、面素原子、硝基、氯基、駿基、横酸基等取代基。优选所述Rs~Re各自独立 地选自H、碳原子数为1~3的饱和或不饱和烧姪基或烷氧基、碳原子数为1~3含氣烧姪 基。在根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述二膳化合物为具有式VI所示结 构的化合物的至少一种；
[0013]
[0014] 其中R,为碳原子数目为1~10的烧姪基或者烷氧基。
[0015] 根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述非水有机溶剂中，W所述非 水有机溶剂体积为基准，所述駿酸醋的含量为10vol. %~70vol. %。如果駿酸醋含量低于 10 %，低温和高功率性能改善不明显。如果所述含量超过70 %，不可逆副反应增加。
[0016] 根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，W所述电解液的质量为基准，所 述横酸内醋的含量为Iwt. %~8wt. %，所述二膳化合物的含量为0. 5wt. %~8wt. %。如 果横酸内醋化合物含量低于1 %W及式二膳化合物含量低于0. 5%，改善高电压下裡离子 电池的高温性能不明显。如果所述含量超过8%，成膜较厚，阻抗增加，对电池的循环性能也 会恶化。
[0017] 根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述非水有机溶剂还可W包含碳 酸醋。也就是说，本发明的裡离子电池非水电解液溶剂可W是包括駿酸醋化合物和碳酸醋 类化合物。所述碳酸醋可W是任意种类的碳酸醋，只要可W用作非水电解质有机溶剂即可， 可W是环状碳酸醋或者链状碳酸醋等。所述的环状碳酸醋可W是碳酸己締醋、碳酸丙締醋、 碳酸亚了醋、碳酸亚戊醋、氣代碳酸己締醋等，所述的链状碳酸醋可W是碳酸二甲醋、碳酸 二己醋、碳酸二丙醋、碳酸甲己醋等，但并不仅限于此，也可w是他们的面代衍生物，另外， 该些化合物可W单独或者几种混合使用。
[0018] 本发明的裡离子电池电解液还可含有其他添加剂，所述添加剂为本领域技术公知 的提高电池的性能的添加剂，如SEI膜成膜添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、导电添加 剂等。
[0019] 本发明的裡离子电池非水电解液中的导电裡盐可W包括；LiPFe、LiBF4、LiTFSI、 LiCl〇4、LiAsFe、LiBOB、LiDFOB、LiTFOP、LiN(S〇2RF)2、LiN(S〇2巧（S〇2Rf)，其中取代基Rf为 C/2W的饱和全氣烧姪基，n为1~10的整数）。所述裡盐浓度为0. 5M~2M。裡盐浓度过 低，电解液的电导率低，会影响整个电池体系的倍率和循环性能；裡盐浓度过高，电解液粘 度过大，同样影响整个电池体系的倍率。优选的裡盐浓度为0. 9M~1. 3M。
[0020] 本发明另一方面还提供一种裡离子电池，包含上述电解液。
[0021]所述裡离子电池的正极活性材料为钻酸裡（LiCo〇2)，负极活性材料可W是石墨材 料，隔膜可W是现有裡离子电池中使用的任何隔膜材料，例如聚己締、聚丙締、聚偏氣己締 W及它们的多层复合膜，但不仅限于该些。
[0022] 本发明提供的裡离子电池的结构和制造方法在本领域中是公知的，可W按现有的 裡离子电池的结构和制造方法制造本发明裡离子电池，本发明选择了软包电池进行相关的 测试，但本发明不仅限于软包电池。
[0023] 本发明的有益效果在于通过选择向传统碳酸醋电解液中，加入駿酸醋、横酸内醋、 二膳化合物，充分发挥上述=种化合物的协同性，进而改善电池的高温循环、高温存储性能 和倍率性能。具体的作用机制为向传统碳酸醋电解液中加入駿酸醋，提高裡离子电池的动 力学性能，但是在高电压下，由于正极材料不太稳定，释放具有强氧化性的物质，致駿酸醋 在正极表面发生氧化反应。加入横酸内醋和二膳化合物作为添加剂，二者协同作用，其中横 酸内醋化合物抑制氧的溶出而二膳化合物抑制Co离子的溶出，因此稳定正极，抑制LiCo化 电池在高温存储期间的气胀，且电池保持良好的高温存储稳定性和高温循环性能。与此同 时，横酸内醋化合物可W在石墨电极表面形成结构稳定、致密、性能良好的界面膜，阻止駿 酸醋在阳极发生还原反应；另外，该界面膜富含热学性质稳定的含硫化合物，如横酸裡等， 有助于改善电池的循环性能。本发明提供的电解液中含有式II或式III或式IV或式V结 构所示的横酸内醋化及式VI二膳化合物，横酸内醋化合物一方面在阳极成膜，抑制駿酸醋 还原；另一方面与二膳化合物协同作用，提高正极表面的稳定性，从而提高裡离子电池的倍 率、高温存储性能和高温循环性能。本发明进一步优化电解液中駿酸醋、横酸内醋和二膳化 合物的用量比例，进一步提高电池的倍率、高温存储性能和高温循环性能。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着该些说明而变得更 为清楚、明确。
[0025] 为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，W下结合具体实施 例和比较例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施例 仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明 。实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择 而对结果并无实质性影响。
[0026] 实施例1
[0027] (1)电解液的制备
[0028]在手套箱或者干燥房中，将已经精馈脱水纯化处理的碳酸己締醋巧C)、碳酸丙締 醋（PC)、碳酸二己醋（DEC)、丙酸丙醋肿）按体积比20:20:30:30进行混合。同时，加入W 电解液质量为基准，0. 5wt. %的1，3-丙横酸内醋（P巧和2wt. %己二膳（ADN)。最后，加入 导电裡盐LiPFe配成1M电解液。
[002引 似正极极片制备
[0030] 将钻酸裡（LiCo〇2)正极活性材料、粘结剂（PVD巧、导电剂（己诀黑）按照质量比 98:1:1混合，加入N-甲基化咯烧酬（NM巧溶剂至体系成均一透明状，真空揽拌机揽拌后制 得电极活性材料浆料；将浆料均匀涂覆于侣巧（厚度为12ym)集流体上，制备极片；将极 片室温惊干后转移至120°C烘箱干燥比，之后经过冷压、分切得到正极极片。
[0031] (3)负极极片制备
[0032] 将石墨负极活性材料、增稠剂駿甲基纤维素钢（CMC)溶液、粘结剂了苯橡胶乳液 按照质量比98:1:1混合，加入去离子水溶剂，用真空揽拌机揽拌后制得电极活性材料浆 料；将浆料均匀涂覆于集流体铜巧（厚度为Sum)集流体上，制备极片；将极片室温惊干后 转移至120°C烘箱干燥比，之后经过冷压、分切得到负极极片。
[0033] (4)软包电池的制备
[0034] 将LiCo〇2正极极片、石墨负极极片W及隔膜进行卷绕，外包侣塑膜，烘烤除水后注 入上述电解液，封口，经静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序，制备出软包电池。
[00对 实施例2
[0036] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为Iwt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[0037] 实施例3
[0038] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[00測 实施例4
[0040]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为4wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[00川实施例5
[0042]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为6wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[004引 实施例6
[0044]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为8wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[004引 实施例7
[0046] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和0.5wt. % 己二膳（ADN)。
[0047] 实施例8
[0048] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和Iwt. % 己二膳（ADN)。
[004引 实施例9
[0050]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和4wt. % 己二膳（ADN)。
[00川实施例10
[0052]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和6wt. % 己二膳（ADN)。
[00閲 实施例11
[0054]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和8wt. % 己二膳（ADN)。
[00对实施例12
[0056] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为0.5wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[0057] 实施例13
[0058] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为Iwt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[00则实施例14
[0060] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[00川实施例15
[0062]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为4wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[006引 实施例16
[0064]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为6wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[00财实施例17
[0066] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为8wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[0067] 实施例18
[0068] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,4-了横酸内醋炬巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[006引实施例19
[0070] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子 电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的2-締基-1,4-了横酸内醋炬ES) 和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[00川 比较例1
[0072] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂组成 为碳酸己締醋巧0、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)按体积比30:30:40进行混合。 [007引 比较例2
[0074]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸己醋巧巧按体积比 20:20:30:30进行混合。
[00巧]比较例3
[0076] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。
[0077] 比较例4
[0078] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧。
[0079] 比较例5
[0080] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %己二膳（ADN)。
[0081] 实施例1~19和比较例1~5中电解液的组分和含量参见表1。
[0082] 表1.非水电解液溶剂及添加剂的组分及含量
[0083]
[0084]
[0085]
[008引 电池性能测试
[0087] (1)裡离子电池大倍率放电性能测试
[008引将实施例1~19和比较例1~5所得的裡离子电池25°C下W0.5C恒流/恒压充 电到4. 40V，搁置lOmin，W0. 5C恒流放电至截至电压3. 0V，记录放电容量。25°C下W0. 5C 恒流/恒压充电到4. 40V，搁置lOmin，W2C恒流放电至截至电压3. 0V，记录放电容量。与 25°C下0. 5C容量相比得到2C放电效率（15只电池，取其平均值）。实施例1~19和比较 例1~5的裡离子电池2C放电性能测试数据参见表2。
[0089] (2)裡离子电池45°C循环测试
[0090] 45°C下，将1~19和比较例1~5所得的裡离子电池，W1C恒流充电至4. 40V，然 后恒压充电至电流为0.05C，然后用1C恒流放电至3. 0V，如此充电/放电，分别计算电池循 环50次、100次、200次和300次后的容量保持率。实施例1~19和比较例1~5的裡离 子电池45°C循环测试数据参见表2。
[0091] 裡离子电池N次循环后的容量保持率（％ )=第N次循环的放电容量/首次放电 容量X100%。
[0092] (3)裡离子电池60°C存储测试
[0093] 将实施例1~19和比较例1~5所得的裡离子电池，室温下W0. 5C恒流充电至 4. 40V，然后恒压充电至电流为，测试裡离子电池的厚度并记为hO;之后将裡离子电池放入 60°C的恒温箱，保温30天，且每隔6天测试裡离子电池的厚度并记为hn，n为裡离子电池高 温存储的天数。实施例1~19和比较例1~5的裡离子电池60°C存储测试数据参见表2。
[0094] 裡离子电池高温存储n天后的厚度膨胀率（％ )=化n-hO)A0X100%。
[0095] 表2.实施例和比较例的电池测试性能
[0096]
[0097] 从实施例3和比较例1~5可W看出，加入駿酸醋后，裡离子电池的大倍率放电 性能W及循环性能均得到了明显改善，但裡离子电池的高温存储性能出现恶化；单独添加 2%的横酸内醋或者2%的二膳化合物，裡离子电池的大倍率放电性能、循环性能W及高温 存储均得到了不同程度的改善；在非水电解液中同时加入横酸内醋和二膳化合物，对裡离 子电池大倍率放电性能、循环性能W及高温存储的改善作用更为明显。从实施例1~6及 实施例12~17可知，含有质量分数为2%的二膳化合物同时添加质量分数为0. 5%~4% 的横酸内醋化合物时，裡离子电池的大倍率放电性能、循环性能化及高温存储明显改善。但 是横酸内醋化合物的加入量超过6 %时，裡离子电池的高温循环性能W及大倍率放电性能 降低。该是因为横酸内醋含量高时，裡离子电池阻抗增加，导致循环容量衰减加速，恶化了 裡离子电池的循环性能和大倍率放电性能。从实施例7~11可知，非水电解液中含有质量 分数为2%的横酸内醋和质量分数为0. 5%~4%的二膳化合物时可W明显改善裡离子电 池的大倍率放电性能、循环性能W及高温存储性能，但是二膳化合物含量超过6%时，对裡 离子电池的高温循环性能W及大倍率放电性能改善有限，甚至有些恶化。该是因为，高含量 的二膳化合物增加了电解液的粘度，导致高温循环性能w及大倍率放电性能降低。上述结 果说明，駿酸醋、横酸内醋、二膳化合物的共同使用可W有效改善裡离子电池的低温、高温 循环、高温存储等性能。
[0098]W上所述，仅是本发明的几个实施例，并非对本发明做任何形式的限制，虽然本发 明W较佳实施例揭示如上，然而并非用W限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱 离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等 效实施案例，均属于技术方案范围内。
【主权项】
1. 一种锂离子电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂、以及添加剂；其特征在于，所述 非水有机溶剂包含链状羧酸酯；所述添加剂包括磺酸内酯和二腈化合物。2. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述链状羧酸酯选自结构如式I所示化 合物中至少一种：式I 其中R1, R2为碳原子数目介于1~5的烷烃基或卤代烷烃基。3. 根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述式I中所述R CH 2CH3。4. 根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述磺酸内酯为包含具有式II或式III 或式IV或式V所示结构的磺酸内酯中的至少一种；其中馬~1?6各自独立的选自！1、？、(：1、81'、硝基、氰基、羧基、磺酸基，或碳原子数为1~ 10的饱和或不饱和烷烃基中的任意一种；其中，所述烷烃基不具有取代基或具有O原子、卤 素原子、硝基、氰基、羧基、磺酸基取代基。5. 根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述R 3~R 6各自独立地选自H、碳原子 数为1~3的饱和或不饱和烷烃基或烷氧基、碳原子数为1~3含氟烷烃基。6. 根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述二腈化合物为具有式VI所示结构的 化合物的至少一种；式VI 其中&为碳原子数目为1~10的烷烃基或者烷氧基。7. 根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂中，以所 述非水有机溶剂体积为基准，所述羧酸酯的含量为10vol. %~70vol. %。8. 根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，以所述电解液的质量为 基准，所述磺酸内醋的含量为Iwt. %~8wt. %，所述二腈化合物的含量为0. 5wt. %~ 8wt. % 〇9. 根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂还包含 碳酸酯。10. -种锂离子电池，其特征在于，包含权利要求1-9任一所述电解液。11. 根据权利要求11所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极活性材料为钴酸锂。
【专利摘要】一种锂离子电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂、以及添加剂；所述非水有机溶剂包含链状羧酸酯；所述添加剂包括磺酸内酯和二腈化合物。本发明的电解液包含羧酸酯、磺酸内酯、二腈化合物，三种化合物协同作用，进而改善电池的高温循环、高温存储性能和倍率性能。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M10/42, H01M10/0567
【公开号】CN104900915
【申请号】CN201510270453
【发明人】陈培培, 龙兵, 唐超
【申请人】宁德时代新能源科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日...
【技术领域】
[0001]本发明设及裡离子电池制造技术领域，具体设及一种裡离子电池电解液及使用该 电解液的裡离子电池。
【背景技术】
[0002] 飞速发展的信息时代中，手机、笔记本、相机等电子产品的需求逐年增加。裡离子 电池作为电子产品的工作电源，具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点，正逐步 取代传统的Ni-〇l、MH-Ni电池。然而随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发 展，人们对裡离子电池的要求不断提高，开发具有高能量密度和满足快速充放电的裡离子 电池成为当务之急。目前，有效的方法是提高电极材料的电压、压实密度和选择合适的电解 液。
[0003] 商品化裡离子电池广泛应用的电解液是W六氣磯酸裡（LiPFe)为导电裡盐，W环 状和链状碳酸醋混合物为溶剂。但上述电解液仍存在诸多的不足，如电解液耐高压、高温性 能差，在电极表面形成较厚的界面膜，导致电池倍率性能低。因此，发展满足电池高电压、高 倍率、高稳定性需求的电解液极为重要。
[0004] 文献报道，链状駿酸醋具有低烙点、低粘度的特点，能有效地改善裡离子电池在常 温和低温环境下大倍率充电特性，能够有效降低电池直流内阻从而降低充电过程的温升。 链状駿酸醋类化合物可在石墨电极表面形成良好的界面膜，利于裡离子电池表现出良好的 循环和倍率性能（Journal of The Electrochemical Society, 2005, 152, A1837)。因此， 駿酸醋溶剂是非常有可能应用于裡离子电池，用于改善目前裡离子电池的循环、倍率性能。 但駿酸醋应用于高电压钻酸裡（LiCo〇2)等电池时，由于电池充放电时存在较强的氧化性 (LiCo〇2电极、活性氧），容易导致駿酸醋的氧化分解（Journal of The Electrochemical Society, 2002, 149, A361)。另外，基于駿酸醋体系的电池高温（60°C)循环时，电池容量损 失严重扣S 8679676B2)，电池高温存储性能劣化严重。因此，为了进一步拓宽駿酸醋溶剂的 使用范围，提高駿酸醋电解液在高电压、高温体系中的稳定性，需要向駿酸醋电解液中加入 合适的添加剂。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种在高电压下（>4. 35V)，提高裡离子电池高温体系稳 定性的电解液，用于解决因依靠駿酸醋提高动力学性能而带来的高温存储和循环性能变差 的问题。
[0006]本发明提供了一种裡离子电池非水电解液，包括裡盐、非水有机溶剂、W及添加 剂；所述非水有机溶剂包含链状駿酸醋；所述添加剂包括横酸内醋和二膳化合物。
[0007]在根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述链状駿酸醋选自结构如式I所示化合物中至少一种：
[0008]
[000引其中Ri，R2为碳原子数目介于1~5的烧姪基或面代烧姪基。优选Ri为邸2邸3。 式I表示的駿酸醋类化合物可包括己酸甲醋、己酸己醋、己酸丙醋、丙酸甲醋、丙酸己醋、丙 酸丙醋。该种醋类化合物可单独或者混合使用。
[0010] 在根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述横酸内醋为包含具有式II 或式III或式IV或式V所示结构的横酸内醋中的至少一种；
[0011]
[001引其中Rs~Re各自独立的选自H、F、C1、Br、硝基、氯基、駿基、横酸基等取代基，或 碳原子数为1~10的饱和或不饱和烧姪基中的任意一种。其中，烧姪基不带有取代基，也 可W具有0原子、面素原子、硝基、氯基、駿基、横酸基等取代基。优选所述Rs~Re各自独立 地选自H、碳原子数为1~3的饱和或不饱和烧姪基或烷氧基、碳原子数为1~3含氣烧姪 基。在根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述二膳化合物为具有式VI所示结 构的化合物的至少一种；
[0013]
[0014] 其中R,为碳原子数目为1~10的烧姪基或者烷氧基。
[0015] 根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述非水有机溶剂中，W所述非 水有机溶剂体积为基准，所述駿酸醋的含量为10vol. %~70vol. %。如果駿酸醋含量低于 10 %，低温和高功率性能改善不明显。如果所述含量超过70 %，不可逆副反应增加。
[0016] 根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，W所述电解液的质量为基准，所 述横酸内醋的含量为Iwt. %~8wt. %，所述二膳化合物的含量为0. 5wt. %~8wt. %。如 果横酸内醋化合物含量低于1 %W及式二膳化合物含量低于0. 5%，改善高电压下裡离子 电池的高温性能不明显。如果所述含量超过8%，成膜较厚，阻抗增加，对电池的循环性能也 会恶化。
[0017] 根据本发明一方面的裡离子电池非水电解液中，所述非水有机溶剂还可W包含碳 酸醋。也就是说，本发明的裡离子电池非水电解液溶剂可W是包括駿酸醋化合物和碳酸醋 类化合物。所述碳酸醋可W是任意种类的碳酸醋，只要可W用作非水电解质有机溶剂即可， 可W是环状碳酸醋或者链状碳酸醋等。所述的环状碳酸醋可W是碳酸己締醋、碳酸丙締醋、 碳酸亚了醋、碳酸亚戊醋、氣代碳酸己締醋等，所述的链状碳酸醋可W是碳酸二甲醋、碳酸 二己醋、碳酸二丙醋、碳酸甲己醋等，但并不仅限于此，也可w是他们的面代衍生物，另外， 该些化合物可W单独或者几种混合使用。
[0018] 本发明的裡离子电池电解液还可含有其他添加剂，所述添加剂为本领域技术公知 的提高电池的性能的添加剂，如SEI膜成膜添加剂、阻燃添加剂、防过充添加剂、导电添加 剂等。
[0019] 本发明的裡离子电池非水电解液中的导电裡盐可W包括；LiPFe、LiBF4、LiTFSI、 LiCl〇4、LiAsFe、LiBOB、LiDFOB、LiTFOP、LiN(S〇2RF)2、LiN(S〇2巧（S〇2Rf)，其中取代基Rf为 C/2W的饱和全氣烧姪基，n为1~10的整数）。所述裡盐浓度为0. 5M~2M。裡盐浓度过 低，电解液的电导率低，会影响整个电池体系的倍率和循环性能；裡盐浓度过高，电解液粘 度过大，同样影响整个电池体系的倍率。优选的裡盐浓度为0. 9M~1. 3M。
[0020] 本发明另一方面还提供一种裡离子电池，包含上述电解液。
[0021]所述裡离子电池的正极活性材料为钻酸裡（LiCo〇2)，负极活性材料可W是石墨材 料，隔膜可W是现有裡离子电池中使用的任何隔膜材料，例如聚己締、聚丙締、聚偏氣己締 W及它们的多层复合膜，但不仅限于该些。
[0022] 本发明提供的裡离子电池的结构和制造方法在本领域中是公知的，可W按现有的 裡离子电池的结构和制造方法制造本发明裡离子电池，本发明选择了软包电池进行相关的 测试，但本发明不仅限于软包电池。
[0023] 本发明的有益效果在于通过选择向传统碳酸醋电解液中，加入駿酸醋、横酸内醋、 二膳化合物，充分发挥上述=种化合物的协同性，进而改善电池的高温循环、高温存储性能 和倍率性能。具体的作用机制为向传统碳酸醋电解液中加入駿酸醋，提高裡离子电池的动 力学性能，但是在高电压下，由于正极材料不太稳定，释放具有强氧化性的物质，致駿酸醋 在正极表面发生氧化反应。加入横酸内醋和二膳化合物作为添加剂，二者协同作用，其中横 酸内醋化合物抑制氧的溶出而二膳化合物抑制Co离子的溶出，因此稳定正极，抑制LiCo化 电池在高温存储期间的气胀，且电池保持良好的高温存储稳定性和高温循环性能。与此同 时，横酸内醋化合物可W在石墨电极表面形成结构稳定、致密、性能良好的界面膜，阻止駿 酸醋在阳极发生还原反应；另外，该界面膜富含热学性质稳定的含硫化合物，如横酸裡等， 有助于改善电池的循环性能。本发明提供的电解液中含有式II或式III或式IV或式V结 构所示的横酸内醋化及式VI二膳化合物，横酸内醋化合物一方面在阳极成膜，抑制駿酸醋 还原；另一方面与二膳化合物协同作用，提高正极表面的稳定性，从而提高裡离子电池的倍 率、高温存储性能和高温循环性能。本发明进一步优化电解液中駿酸醋、横酸内醋和二膳化 合物的用量比例，进一步提高电池的倍率、高温存储性能和高温循环性能。
【具体实施方式】
[0024] 下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着该些说明而变得更 为清楚、明确。
[0025] 为了使本发明的目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，W下结合具体实施 例和比较例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施例 仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明 。实施例的配方、比例等可因地制宜做出选择 而对结果并无实质性影响。
[0026] 实施例1
[0027] (1)电解液的制备
[0028]在手套箱或者干燥房中，将已经精馈脱水纯化处理的碳酸己締醋巧C)、碳酸丙締 醋（PC)、碳酸二己醋（DEC)、丙酸丙醋肿）按体积比20:20:30:30进行混合。同时，加入W 电解液质量为基准，0. 5wt. %的1，3-丙横酸内醋（P巧和2wt. %己二膳（ADN)。最后，加入 导电裡盐LiPFe配成1M电解液。
[002引 似正极极片制备
[0030] 将钻酸裡（LiCo〇2)正极活性材料、粘结剂（PVD巧、导电剂（己诀黑）按照质量比 98:1:1混合，加入N-甲基化咯烧酬（NM巧溶剂至体系成均一透明状，真空揽拌机揽拌后制 得电极活性材料浆料；将浆料均匀涂覆于侣巧（厚度为12ym)集流体上，制备极片；将极 片室温惊干后转移至120°C烘箱干燥比，之后经过冷压、分切得到正极极片。
[0031] (3)负极极片制备
[0032] 将石墨负极活性材料、增稠剂駿甲基纤维素钢（CMC)溶液、粘结剂了苯橡胶乳液 按照质量比98:1:1混合，加入去离子水溶剂，用真空揽拌机揽拌后制得电极活性材料浆 料；将浆料均匀涂覆于集流体铜巧（厚度为Sum)集流体上，制备极片；将极片室温惊干后 转移至120°C烘箱干燥比，之后经过冷压、分切得到负极极片。
[0033] (4)软包电池的制备
[0034] 将LiCo〇2正极极片、石墨负极极片W及隔膜进行卷绕，外包侣塑膜，烘烤除水后注 入上述电解液，封口，经静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序，制备出软包电池。
[00对 实施例2
[0036] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为Iwt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[0037] 实施例3
[0038] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[00測 实施例4
[0040]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为4wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[00川实施例5
[0042]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为6wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[004引 实施例6
[0044]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为8wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[004引 实施例7
[0046] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和0.5wt. % 己二膳（ADN)。
[0047] 实施例8
[0048] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和Iwt. % 己二膳（ADN)。
[004引 实施例9
[0050]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和4wt. % 己二膳（ADN)。
[00川实施例10
[0052]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和6wt. % 己二膳（ADN)。
[00閲 实施例11
[0054]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧和8wt. % 己二膳（ADN)。
[00对实施例12
[0056] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为0.5wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[0057] 实施例13
[0058] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为Iwt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[00则实施例14
[0060] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[00川实施例15
[0062]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为4wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[006引 实施例16
[0064]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为6wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[00财实施例17
[0066] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为8wt. %的1,3-丙締横酸内醋（阳巧和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[0067] 实施例18
[0068] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,4-了横酸内醋炬巧和2wt. % 己二膳（ADN)。
[006引实施例19
[0070] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子 电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的2-締基-1,4-了横酸内醋炬ES) 和 2wt. % 己二膳（ADN)。
[00川 比较例1
[0072] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂组成 为碳酸己締醋巧0、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)按体积比30:30:40进行混合。 [007引 比较例2
[0074]按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸己醋巧巧按体积比 20:20:30:30进行混合。
[00巧]比较例3
[0076] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。
[0077] 比较例4
[0078] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %的1,3-丙横酸内醋（P巧。
[0079] 比较例5
[0080] 按照与实施例1相同的方法制备电解液和裡离子电池，不同的是电解液溶剂 组成为碳酸己締醋（EC)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸二己醋值EC)、丙酸丙醋（P巧按体积比 20:20:30:30进行混合。同时，加入质量分数为2wt. %己二膳（ADN)。
[0081] 实施例1~19和比较例1~5中电解液的组分和含量参见表1。
[0082] 表1.非水电解液溶剂及添加剂的组分及含量
[0083]
[0084]
[0085]
[008引 电池性能测试
[0087] (1)裡离子电池大倍率放电性能测试
[008引将实施例1~19和比较例1~5所得的裡离子电池25°C下W0.5C恒流/恒压充 电到4. 40V，搁置lOmin，W0. 5C恒流放电至截至电压3. 0V，记录放电容量。25°C下W0. 5C 恒流/恒压充电到4. 40V，搁置lOmin，W2C恒流放电至截至电压3. 0V，记录放电容量。与 25°C下0. 5C容量相比得到2C放电效率（15只电池，取其平均值）。实施例1~19和比较 例1~5的裡离子电池2C放电性能测试数据参见表2。
[0089] (2)裡离子电池45°C循环测试
[0090] 45°C下，将1~19和比较例1~5所得的裡离子电池，W1C恒流充电至4. 40V，然 后恒压充电至电流为0.05C，然后用1C恒流放电至3. 0V，如此充电/放电，分别计算电池循 环50次、100次、200次和300次后的容量保持率。实施例1~19和比较例1~5的裡离 子电池45°C循环测试数据参见表2。
[0091] 裡离子电池N次循环后的容量保持率（％ )=第N次循环的放电容量/首次放电 容量X100%。
[0092] (3)裡离子电池60°C存储测试
[0093] 将实施例1~19和比较例1~5所得的裡离子电池，室温下W0. 5C恒流充电至 4. 40V，然后恒压充电至电流为，测试裡离子电池的厚度并记为hO;之后将裡离子电池放入 60°C的恒温箱，保温30天，且每隔6天测试裡离子电池的厚度并记为hn，n为裡离子电池高 温存储的天数。实施例1~19和比较例1~5的裡离子电池60°C存储测试数据参见表2。
[0094] 裡离子电池高温存储n天后的厚度膨胀率（％ )=化n-hO)A0X100%。
[0095] 表2.实施例和比较例的电池测试性能
[0096]
[0097] 从实施例3和比较例1~5可W看出，加入駿酸醋后，裡离子电池的大倍率放电 性能W及循环性能均得到了明显改善，但裡离子电池的高温存储性能出现恶化；单独添加 2%的横酸内醋或者2%的二膳化合物，裡离子电池的大倍率放电性能、循环性能W及高温 存储均得到了不同程度的改善；在非水电解液中同时加入横酸内醋和二膳化合物，对裡离 子电池大倍率放电性能、循环性能W及高温存储的改善作用更为明显。从实施例1~6及 实施例12~17可知，含有质量分数为2%的二膳化合物同时添加质量分数为0. 5%~4% 的横酸内醋化合物时，裡离子电池的大倍率放电性能、循环性能化及高温存储明显改善。但 是横酸内醋化合物的加入量超过6 %时，裡离子电池的高温循环性能W及大倍率放电性能 降低。该是因为横酸内醋含量高时，裡离子电池阻抗增加，导致循环容量衰减加速，恶化了 裡离子电池的循环性能和大倍率放电性能。从实施例7~11可知，非水电解液中含有质量 分数为2%的横酸内醋和质量分数为0. 5%~4%的二膳化合物时可W明显改善裡离子电 池的大倍率放电性能、循环性能W及高温存储性能，但是二膳化合物含量超过6%时，对裡 离子电池的高温循环性能W及大倍率放电性能改善有限，甚至有些恶化。该是因为，高含量 的二膳化合物增加了电解液的粘度，导致高温循环性能w及大倍率放电性能降低。上述结 果说明，駿酸醋、横酸内醋、二膳化合物的共同使用可W有效改善裡离子电池的低温、高温 循环、高温存储等性能。
[0098]W上所述，仅是本发明的几个实施例，并非对本发明做任何形式的限制，虽然本发 明W较佳实施例揭示如上，然而并非用W限制本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱 离本发明技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等 效实施案例，均属于技术方案范围内。
【主权项】
1. 一种锂离子电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂、以及添加剂；其特征在于，所述 非水有机溶剂包含链状羧酸酯；所述添加剂包括磺酸内酯和二腈化合物。2. 根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述链状羧酸酯选自结构如式I所示化 合物中至少一种：式I 其中R1, R2为碳原子数目介于1~5的烷烃基或卤代烷烃基。3. 根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述式I中所述R CH 2CH3。4. 根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述磺酸内酯为包含具有式II或式III 或式IV或式V所示结构的磺酸内酯中的至少一种；其中馬~1?6各自独立的选自！1、？、(：1、81'、硝基、氰基、羧基、磺酸基，或碳原子数为1~ 10的饱和或不饱和烷烃基中的任意一种；其中，所述烷烃基不具有取代基或具有O原子、卤 素原子、硝基、氰基、羧基、磺酸基取代基。5. 根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述R 3~R 6各自独立地选自H、碳原子 数为1~3的饱和或不饱和烷烃基或烷氧基、碳原子数为1~3含氟烷烃基。6. 根据权利要求1所述电解液，其特征在于，所述二腈化合物为具有式VI所示结构的 化合物的至少一种；式VI 其中&为碳原子数目为1~10的烷烃基或者烷氧基。7. 根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂中，以所 述非水有机溶剂体积为基准，所述羧酸酯的含量为10vol. %~70vol. %。8. 根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，以所述电解液的质量为 基准，所述磺酸内醋的含量为Iwt. %~8wt. %，所述二腈化合物的含量为0. 5wt. %~ 8wt. % 〇9. 根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂还包含 碳酸酯。10. -种锂离子电池，其特征在于，包含权利要求1-9任一所述电解液。11. 根据权利要求11所述的锂离子电池，其特征在于：所述正极活性材料为钴酸锂。
【专利摘要】一种锂离子电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂、以及添加剂；所述非水有机溶剂包含链状羧酸酯；所述添加剂包括磺酸内酯和二腈化合物。本发明的电解液包含羧酸酯、磺酸内酯、二腈化合物，三种化合物协同作用，进而改善电池的高温循环、高温存储性能和倍率性能。
【IPC分类】H01M10/0525, H01M10/42, H01M10/0567
【公开号】CN104900915
【申请号】CN201510270453
【发明人】陈培培, 龙兵, 唐超
【申请人】宁德时代新能源科技有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月25日...
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