[发明专利]一种新型锂离子电池用非水电解液及锂离子电池有效
申请号: | 202010160359.0 | 申请日: | 2020-03-10 |
公开(公告)号: | CN111342133B | 公开(公告)日: | 2022-02-18 |
发明(设计)人: | 李金辉;熊俊俏;石谦 | 申请(专利权)人: | 桑顿新能源科技(长沙)有限公司 |
主分类号: | H01M10/0567 | 分类号: | H01M10/0567;H01M10/0525 |
代理公司: | 长沙楚为知识产权代理事务所(普通合伙) 43217 | 代理人: | 李大为 |
地址: | 410000 湖南省长沙市高新开发*** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 新型 锂离子电池 水电 | ||
本发明涉及了一种新型锂离子电池用非水电解液及锂离子电池,包括基础电解液和添加剂A,所述添加剂A为具有双磺酸硫代酯结构的化合物,其添加量为电解液总质量的0.5~3%,基础电解液包括电解质锂盐和非水有机溶剂。本发明所提供的锂离子电池电解液添加剂,能在正负极表面发生氧化还原反应,形成界面保护膜,并且界面膜的有机成分含量比较低,界面膜上的聚合分子较小,使得界面膜具有良好的高温稳定性,并且阻抗较低,可以同时改善电池循环和高低温性能。
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,具体涉及一种新型锂离子电池用非水电解液以及应用该电解液的锂离子电池。
背景技术
近年来,锂离子电池的应用领域快速扩展,尤其是电动汽车,大型储能电站等在其他方面的应用,对电池的高能量密度的需求变得更加迫切。锂电池正极使用三元材料、锰酸锂与磷酸铁锂为主,其中三元材料凭借着电压平台高电压平台、能量密度高、振实密度高以及低温性能出色等等,正在被各个厂家作为重点开发的材料体系。
三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂(Li(NiCoMn)O2)或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池,近年来随着电池能量密度要求越来越高,三元正极材料的含镍比例越来越高,正极材料的结构稳定性降低,同时正负极材料的压实密度越来越高,而电解液的保液量越做越低。这样对电解液的要求就越来越高,需要通过在电解液里面添加特殊的添加剂修饰正负极和电解液的界面,提高电池的稳定性,从而延长电池的使用寿命,改善电池的安全性能。
现有专利文献中也有不少关于通过采用在电解液中添加添加剂来提高电解液的稳定性、从而改善锂离子电池的安全性能的相关报道,例如:
发明专利CN 105794035B公开了一种二次电池用电解液及实用其的二次电池,其电解液中包括至少一种具有4个以上碳原子的开链状砜化合物、至少一种具有3个以下碳原子的开链状砜化合物和一种以上的碳酸酯化合物,得到了一种在高温条件下长期循环特性优异的非水二次电池。
发明专利CN 109037776A公开了一种电解液以及包括该电解液的电池,电解液包括有机溶剂、电解质盐和添加剂,添加剂包括双砜基化合物和环状硫酸酯化合物,通过双砜基化合物和环状硫酸酯化合物配合使用,不仅显著改善电池在高电压下的循环性能改善,同时显著改善其高温存储性能,还可提高其在高电压下的高温安全性能。
上述文献公开的添加剂虽然包括砜基化合物甚至双砜基化合物,但是均与酯类化合物联合使用,但酯类化合物粘度较大、电化学稳定性差,会对锂离子电池的其他方面性能造成影响。
发明内容
为了克服现有技术中的问题,本发明提供一种电解液,该电解液添加的含有双磺酸硫代酯结构的化合物,可显著改善三元聚合物锂电池的循环性能和高温性能。为了实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种新型锂离子电池用非水电解液,其特征在于,包括基础电解液和添加剂A,所述添加剂A为具有双磺酸硫代酯结构的化合物,其具有如化学式(1)所示的结构通式:
其中,R1、R2各自独立地选自1~5个碳原子的烷基、1~5个碳原子的卤代烷基中的一种,其中R1、R2为卤代烷基时,卤代为部分取代或全取代。
对于R1和R2,烷基的例子包括下列基团:甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基等。这些当中优选甲基,因为可以实现良好的溶解性和相容性。
卤代烷基的例子中,对卤素的类型没有具体的限制,但是优选其为氟、氯或溴,更优选氟。这是因为与其它卤素相比氟可以实现更高的效果。卤原子数目优选为2,也可以为3或更大。这是因为形成保护膜的能力增加并形成更强、更稳定的保护膜,从而更好地抑制电解液的分解反应。
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