本發明專利技術提供了一種非水電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，所述添加劑中含有二硅氧烷基氨基甲酸酯。本發明專利技術還提供了一種采用該非水電解液的鋰離子電池。本發明專利技術提供的非水電解液中，通過采用二硅氧烷基氨基甲酸酯作為本發明專利技術特定的添加劑，可有效提升鋰離子電池常溫下高電壓循環壽命以及抑制鋰離子電池的膨脹作用，又能改善電池高溫下的高電壓循環性能和高電壓儲存性能。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種非水電解液及含有該非水電解液的鋰離子電池。
技術介紹
鋰離子二次電池是一種新型的化學電源，因其具有能量密度大、工作電壓高、壽命長、無環境公害的特點，廣泛應用于移動電話等便攜式電子產品中。安全問題是制約鋰離子電池向大型化、高能化方向發展的主要障礙。尤其是近年來鋰離子二次電池在動力汽車等交通工具的應用，對其安全性等的綜合性要求越來越高。目前常見的鋰離子二次電池在高溫條件下使用時，電極會與非水電解液發生反應出現產氣等現象，導致電池性能急劇劣化。目前現有技術中有通過向電解液中添加少量耐氧化性的氟苯、環己基苯、環己基氟苯，用來抑制硅等負極活性物質與非水電解液的反應。也有使用含有添加劑氟代溶劑和硅氮基化合物的非水電解液，氟代溶劑可提高電解液的耐電壓性能，在高電壓下不易分解。加入硅氮基化合物目的是為了可抑制負極與電解液之間的副反應，提高鋰離子電池的高電壓循環壽命以及抑制鋰離子電池膨脹。上述方案中通過添加氟代碳酸乙烯酯（FEC）、六甲基二硅氮烷或七甲基二硅氮烷作為添加劑，解決了電解液耐高電壓的問題。但氟代溶劑（如FEC）添加量太多，會使電池充放電性能降低，電池阻抗增大，同時氣體產生十分顯著，電池膨脹較大，造成電池性能惡化。添加的硅氮基化合物雖然可以適當克服氟代溶劑上述的缺點，但是硅氮基化合物在較高的溫度（例如85℃）情況下使用，Si-N鍵容易斷開造成分解，產生大量氣體副產物，導致電池脹氣及其性能急劇惡化。而且，硅氮基化合物在高溫下使用分解后失去了其對鋰離子電池的高電壓循環壽命的改善效果。或者必須再加入一些其它的添加劑來抑制硅氮基化合物的劣勢，但這樣會增加電解液成本和配置復雜度，還會給電池其他性能帶來不利的影響。
技術實現思路
本專利技術解決了現有技術中鋰離子二次電池中非水電解液,耐高電壓的添加劑高溫性能差的技術問題，提供了一種可有效提升鋰離子電池常溫下高電壓循環壽命以及抑制鋰離子電池的膨脹作用，又能改善電池高溫下的高電壓循環性能和高電壓儲存性能的非水電解液及含有該非水電解液的鋰離子電池。本專利技術提供了一種非水電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，所述添加劑為二硅氧烷基氨基甲酸酯。本專利技術還提供了一種鋰離子電池，包括殼體和容納于殼體內的電芯、非水電解液，電芯包括正極、負極和介于正極與負極之間的隔膜，其中，所述非水電解液為本專利技術提供的非水電解液。本專利技術提供的非水電解液中，通過采用二硅氧烷基氨基甲酸酯作為本專利技術特定的添加劑，在硅氧基硅烷基和側鏈帶烷基的氨基甲酸酯基團的共同作用下，可以提高電解液與高電壓正極的相容性，提高電解液的氧化電位，抑制充電過程中電解液在高電壓正極材料表面的氧化分解，并可以在正負極表面形成穩定的SEI膜，以及添加劑在化成時可以在石墨負極表面形成的Si-O-Si網狀結構能夠抑制溶劑對石墨負極的破壞，從而有利于提高鋰離子電池在高電壓下的循環壽命和有助于抑制高電壓下鋰離子電池的膨脹；另外，由于Si-O-Si鍵和N-C=OOR鍵作用力強，添加劑即使在85℃以上高溫下結構也很穩定，既不會分解也不會發生副反應。因此，使用上述添加劑的電解液可以明顯改善電池在高溫使用或存儲時的容量衰減和厚度膨脹，并且降低高溫循環時的電容量衰減率和厚度膨脹率。具體實施方式為了使本專利技術所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下對本專利技術進行進一步詳細說明。具體地，本專利技術提供了一種非水電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，所述添加劑中含有二硅氧烷基氨基甲酸酯。本專利技術提供的非水電解液中，通過采用二硅氧烷基氨基甲酸酯作為本專利技術特定的添加劑，可以提高電解液與高電壓正極的相容性，提高電解液的氧化電位，抑制充電過程中電解液在高電壓正極材料表面的氧化分解，并可以在正負極表面形成穩定的SEI膜，以及添加劑在化成時可以在石墨負極表面形成的Si-O-Si網狀結構能夠抑制溶劑對石墨負極的破壞，從而有利于提高鋰離子電池在高電壓下的循環壽命和有助于抑制高電壓下鋰離子電池的膨脹。本專利技術提供的非水電解液，由于采用二硅氧烷基氨基甲酸酯，另外，由于Si-O-Si鍵和N-C=OOR鍵作用力強，添加劑即使在85℃以上高溫下結構也很穩定，既不會分解也不會發生副反應。因此，使用上述添加劑的電解液可以明顯改善電池在高溫使用或存儲時的容量衰減和厚度膨脹，并且降低高溫循環時的電容量衰減率和厚度膨脹率。本專利技術提供的非水電解液，以所述非水電解液總質量為基準，其中二硅氧烷基氨基甲酸酯的含量為0.1～3wt%，進一步優化電池的性能，避免正極界面形成的SEI膜較厚，影響正極阻抗，避免降低影響電池的循環性能，又能很好的達到本專利技術的目的，較好的提高電池高溫下高電壓性能的效果，含量進一步優選為0.5～2wt%。本專利技術中，所采用的二硅氧烷基氨基甲酸酯具有下式1所示結構。具體地，其中R1-R7相同或不同，分別獨立地選自碳原子數為1-10的取代或未取代的直鏈或支鏈烷基中的一種或幾種，m為1-10的整數。優選情況下，所述碳原子數為1-5的取代或未取代的直鏈或支鏈烷基包括但不限于以下烷基中的一種或多種：-CH3、-(CH2)2CH3、-(CH2)4CH3、-CH2Cl、-(CH2)2OCH3、-(CH2)3OCH2CH3、-(CH2)3CH2Cl。本專利技術的專利技術人意外的發現，式中m=3時，該物質能夠較大程度的降低電解液的表面張力和粘度，進而改善電池極片表面的潤濕度和流動性，使得在低溫下鋰離子的溶劑化、脫溶劑化以及擴散速度都有所改善，考慮到兼顧電池低溫等綜合性能，優選情況下，m取為3。作為本專利技術鋰離子電池用高溫高電壓電解液的進一步改進，優選添加劑為甲基-[3-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸甲酯、乙基-[3-(1,1,3,3,3-五乙基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸乙酯、甲基-[3-(1,1,3,3,3-五乙基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸甲酯、乙基-[3-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸乙酯中的一種或幾種，即結構通式中R1-R7為甲基或乙基，m=3，制備的電池的性能較佳，且物質易得，容易合成和制備。優選情況下，本專利技術提供的非水電解液中，鋰鹽的濃度為0.5～2mol/L。所述鋰鹽為本領域技術人員常用的各種鋰鹽，例如可以選自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSiF6、LiAlCl4、LiBOB、LiODFB、LiCl、LiBr、LiI、LiCF3SO3、Li(CF3SO2)3、Li(CF3CO2)2N、Li(CF3SO2)2N、Li(SO2C2F5)2N、Li(SO3CF3)2N中的任意一種或多種混合使用。進一步優選的方案，本專利技術采用LiPF6作為主要鋰鹽。本專利技術中，所述非水溶劑采用本領域技術人員常用的各種非水溶劑即可，例如可以選自碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸二乙酯（DEC）、碳酸甲乙酯（EMC）、甲酸甲酯（MF）、乙酸甲酯（MA）、丙酸甲酯（MP）、乙酸乙酯（EP）、1，3-丙烷磺酸內酯（1，3-PS）、硫酸乙烯酯（DTD）、硫酸丙烯酯、亞硫酸乙烯酯（ES）、亞硫酸丙烯酯（PS）、己二腈（ADN）、丁二腈（SN）的至少一種，但不局限于此。各種溶劑的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種非水電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，其特征在于，所述添加劑包括二硅氧烷基氨基甲酸酯，其結構式如下：其中，R1?R7相同或不相同，分別獨立地選自碳原子數為1?10的取代或未取代的直鏈或支鏈烷基中的一種，m為1?10的整數。
【技術特征摘要】
1.一種非水電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，其特征在于，所述添加劑包括二硅氧烷基氨基甲酸酯，其結構式如下：其中，R1-R7相同或不相同，分別獨立地選自碳原子數為1-10的取代或未取代的直鏈或支鏈烷基中的一種，m為1-10的整數。2.根據權利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述R1-R7分別獨立地選自碳原子數為1-5的取代或未取代的直鏈或支鏈烷基，m為3-5。3.根據權利要求1所述的非水電解液，其特征在于，R1-R7分別獨立的為-CH3、-(CH2)2CH3、-(CH2)4CH3、-CH2Cl、-(CH2)2OCH3、-(CH2)3OCH2CH3、-(CH2)3CH2Cl。4.根據權利要求1所述的非水電解液，其特征在于m為3。5.根據權利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述添加劑選自甲基-[3-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸甲酯、乙基-[3-(1,1,3,3,3-五乙基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸乙酯、甲基-[3-(1,1,3,3,3-五乙基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸甲酯、乙基-[3-(1,1,3,3,3-五甲基-二硅氧烷基)-丙基]-氨基甲酸乙酯中的一種或幾種。6.根據權利要求1所述的非水電解液，其特征在于，以非水電解液總質量為基準，所述添加劑的含量為0.1～3wt%。7.根據權利要求6所述的非水電解液，其特征在于，以非水電解液總質量為基準，所述添加劑的含量為0.5～2wt%。8.根據權利要求1或2所述的非水電解液，其特征在于，所述鋰鹽選自LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiSiF6、LiA...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉衛平，朱小明，何珍，
申請(專利權)人：比亞迪股份有限公司，
類型：發明
國別省市：廣東;44
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