【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種非水電解液及鋰二次電池。
技術(shù)介紹
1、鋰離子電池具有能量密度大、自放電小、無記憶效應(yīng)、工作電壓范圍寬、使用壽命長、無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備，且在電動汽車等領(lǐng)域也得到推廣。隨著鋰離子電池應(yīng)用的拓展，及現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，對鋰離子電池又提出更高的挑戰(zhàn)，需進(jìn)一步改善鋰離子電池的高低溫下循環(huán)和倍率性能。
2、電解液作為鋰離子電池離子傳輸?shù)闹匾d體，其組成和性能很大程度上會影響電池性能。目前采用的鋰離子電解液不能同時兼顧高低溫和倍率性能，一定程度上限制了鋰離子電池的應(yīng)用。因此，開發(fā)能具備高低溫同時兼顧倍率性能的電解液和鋰離子電池具有十分重要的意義。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠改善電池高低溫下循環(huán)和倍率性能的非水電解液和鋰二次電池。
2、為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種非水電解液，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括第一添加劑、第二添加劑和第三添加劑，所述第一添加劑選自式ⅰ所示化合物中的一種或多種，所述式ⅰ為其中，r1、r2、r3、r4分別獨(dú)立地選自氫、烷基、鹵代烷基、氰基、鹵基、-cocn、-cor0、烯基、鹵代烯基、炔基或鹵代炔基，并且r1、r2、r3、r4中至少有一個為氰基或-cocn，r0選自烷基；
4、所述第二添加劑選自氟代硼酸酯類化合物、氟代羧酸酯類化合物、氟代鏈狀碳酸酯類化合物、氟代磷酸酯類化合物、氟代亞磷酸酯類化合物和氟代鏈狀磺
5、所述氟代硼酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)式為：r5選自碳原子數(shù)為1～6的氟代烷基；
6、所述氟代羧酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)式為：r6選自碳原子數(shù)為1～6的烷基、r7選自碳原子數(shù)為1～6的氟代烷基；
7、所述氟代鏈狀碳酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)式為：r8選自碳原子數(shù)為1～6的氟代烷基，r9選自碳原子數(shù)為1～6的烷基；
8、所述氟代磷酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)式為：r10選自碳原子數(shù)為1～6的氟代烷基；
9、所述氟代亞磷酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)式為：r11選自碳原子數(shù)為1～6的氟代烷基；
10、所述氟代鏈狀磺酸酯類化合物的結(jié)構(gòu)式為：r12選自碳原子數(shù)為1～6的烷基，r13選自碳原子數(shù)為1～6的氟代烷基；
11、所述第三添加劑選自含有雙鍵的環(huán)狀碳酸酯、含有鹵素的環(huán)狀碳酸酯、環(huán)狀磺酸酯、硫酸酯、亞硫酸酯、酸酐、苯化合物、腈類化合物、不含鹵素的磷酸酯、不含鹵素的亞磷酸酯、不含鹵素的硼化合物、胺化合物、含硅化合物、六元雜環(huán)化合物中的一種或多種。
12、第一添加劑所示的含硫雜環(huán)化合物可以在電解液和電極之間形成均勻且較薄的cei(正極電解質(zhì)界面)和sei(固體電解質(zhì)界面)，保護(hù)材料不受hf的侵蝕。第二添加劑所示的氟化試劑可以改進(jìn)電解液界面化學(xué)，有利于在高低溫下進(jìn)行快速界面離子傳輸，在溶劑分解前提供更多的無機(jī)sei成分，形成富含lif或含f復(fù)合物的界面層，從而提供高的界面化學(xué)和機(jī)械穩(wěn)定性；同時，在具有低溶劑化能力的氟化試劑中獨(dú)特的li+-陰離子溶劑化結(jié)構(gòu)也有利于lif的形成，有助于形成致密且鈍化良好的界面層，允許均勻的離子通量并降低界面電阻。本專利技術(shù)通過多種添加劑，尤其通過第一添加劑和第二添加劑的協(xié)同作用，改善了鋰二次電池的高低溫下循環(huán)和倍率性能。
13、優(yōu)選地，所述r1選自碳原子數(shù)為1～3的烷基或氰基，所述r2選自氫或氰基，所述r3選自氫或鹵基，所述r4選自氫、-cocn、-cor0或碳原子數(shù)為1～3的烷基，所述r0選自碳原子數(shù)為2～4的烷基，所述鹵基為氟。
14、根據(jù)本專利技術(shù)，碳原子數(shù)為1烷基為甲基，碳原子數(shù)為2的烷基為乙基，碳原子數(shù)為3的烷基為正丙基或異丙基，碳原子數(shù)為4的烷基為正丁基、異丁基、仲丁基或叔丁基。
15、一些具體的實施方式中，所述式第一添加劑選自
16、中的一種或多種。
17、優(yōu)選地，所述第一添加劑占所述非水電解液總重量的0.05％～5％。
18、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第一添加劑占所述非水電解液總重量的0.5％～2％，例如0.5％、0.8％、1％、1.3％、1.5％、1.8％或2％。
19、優(yōu)選地，所述r5、r7、r8、r10、r11、r13分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～4的氟代烷基，所述r6、r9、r12分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～2的烷基。
20、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述r5、r7、r8、r10、r11、r13分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為2～3的氟代烷基。
21、根據(jù)本專利技術(shù)，碳原子數(shù)為1～4或2～3的氟代烷基可以是烷基中僅部分氫被氟取代，也可以是全部氫被氟取代。作為示例，碳原子數(shù)為2的氟代烷基為-ch2chf2或-ch2cf3，碳原子數(shù)為3的氟代烷基為-ch2(cf3)2。
22、一些具體的實施方式中，所述氟代硼酸酯類化合物為
23、一些具體的實施方式中，所述氟代羧酸酯類化合物為
24、一些具體的實施方式中，所述氟代鏈狀碳酸酯類化合物為
25、一些具體的實施方式中，所述氟代磷酸酯類化合物為
26、一些具體的實施方式中，所述氟代亞磷酸酯類化合物為
27、一些具體的實施方式中，所述氟代鏈狀磺酸酯類化合物為
28、優(yōu)選地，所述第二添加劑占所述非水電解液總重量的0.05％～5％。
29、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第二添加劑占所述非水電解液總重量的0.5％～2％，例如0.5％、0.8％、1％、1.3％、1.5％、1.8％或2％。
30、優(yōu)選地，所述第三添加劑選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、亞硫酸乙烯酯、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、聯(lián)苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、環(huán)己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、間氟甲苯、3,4-二氟甲苯、4-溴2-氟苯甲醚、對氟甲苯、對二甲苯、1,2-二甲氧基-4-硝基苯、n-苯基馬來酰亞胺、五氟苯甲醚、、1，4-二甲氧基苯、己二腈、己烷三腈、丁二腈、1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷、正丁胺、乙醇胺、n,n-二環(huán)己基碳二亞胺、n,n-二乙胺三甲基硅烷、六甲基二硅氮烷、磷酸三苯酯、庚二腈、2-乙氧基-2,4,4,6,6-五氟三聚磷腈、2-氟吡啶、1，3-二氧六環(huán)中的一種或多種。
31、優(yōu)選地，所述第三添加劑占所述非水電解液總重量的0.3％～10％。
32、進(jìn)一步優(yōu)選地，所述第三添加劑占所述非水電解液總重量的1％～5％，例如1％、2％、3％、4％或5％。
33、一些優(yōu)選的實施方式中，所述第三添加劑為碳酸亞乙烯酯和硫酸乙烯酯。
34、進(jìn)一步地，所述碳酸亞乙烯酯和硫酸乙烯酯的質(zhì)量比為1：(0.5～1.5)，例如1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.3、1：1.5等。
35、優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑包括取代或未取代的碳酸酯、取代或未取代的羧酸酯、取代或未取代的醚、取代或未取代的砜本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種非水電解液，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于：所述添加劑包括第一添加劑、第二添加劑和第三添加劑，所述第一添加劑選自式Ⅰ所示化合物中的一種或多種，所述式Ⅰ為其中，R1、R2、R3、R4分別獨(dú)立地選自氫、烷基、鹵代烷基、氰基、鹵基、-COCN、-COR0、烯基、鹵代烯基、炔基或鹵代炔基，并且R1、R2、R3、R4中至少有一個為氰基或-COCN，R0選自烷基；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述R1選自碳原子數(shù)為1～3的烷基或氰基，所述R2選自氫或氰基，所述R3選自氫或鹵基，所述R4選自氫、-COCN、-COR0或碳原子數(shù)為1～3的烷基，所述R0選自碳原子數(shù)為2～4的烷基，所述鹵基為氟；和/或，所述第一添加劑占所述非水電解液總重量的0.05％～5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非水電解液，其特征在于：所述式第一添加劑選自
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述R5、R7、R8、R10、R11、R13分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～4的氟代烷基，所述R6、R9、R12分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～2的烷基；和/或，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非水電解液，其特征在于：所述氟代硼酸酯類化合物為和/或，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述第三添加劑選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、亞硫酸乙烯酯、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、聯(lián)苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、環(huán)己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、間氟甲苯、3,4-二氟甲苯、4-溴2-氟苯甲醚、對氟甲苯、對二甲苯、1,2-二甲氧基-4-硝基苯、N-苯基馬來酰亞胺、五氟苯甲醚、、1，4-二甲氧基苯、己二腈、己烷三腈、丁二腈、1,2,3-三(2-氰乙氧基)丙烷、正丁胺、乙醇胺、N,N-二環(huán)己基碳二亞胺、N,N-二乙胺三甲基硅烷、六甲基二硅氮烷、磷酸三苯酯、庚二腈、2-乙氧基-2,4,4,6,6-五氟三聚磷腈、2-氟吡啶、1，
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述有機(jī)溶劑包括取代或未取代的碳酸酯、取代或未取代的羧酸酯、取代或未取代的醚、取代或未取代的砜、取代或未取代的亞砜、取代或未取代的苯中的一種或多種，取代所用的基團(tuán)包括氟原子；和/或，所述有機(jī)溶劑占所述非水電解液總重量的60％～90％。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非水電解液，其特征在于：所述有機(jī)溶劑選自氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、氟代乙砜、四氟乙基四氟丙醚，三氟乙基六氟丙基醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、乙二醇二甲醚、r-丁內(nèi)酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、環(huán)丁砜、甲基乙基砜、二甲亞砜、氟苯中的兩種或兩種以上；和/或，
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述鋰鹽包括第一鋰鹽和第二鋰鹽，所述第一鋰鹽為六氟磷酸鋰，所述第二鋰鹽選自雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、二草酸硼酸鋰、草酸二氟硼酸鋰、二氟草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、氟磺酸鋰以及4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑鋰中的一種或多種；和/或，
10.一種鋰二次電池，包括正極、負(fù)極以及置于正極和負(fù)極之間的隔膜，其特征在于：所述鋰二次電池還包括如權(quán)利要求1至9中任一項所述的非水電解液。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種非水電解液，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于：所述添加劑包括第一添加劑、第二添加劑和第三添加劑，所述第一添加劑選自式ⅰ所示化合物中的一種或多種，所述式ⅰ為其中，r1、r2、r3、r4分別獨(dú)立地選自氫、烷基、鹵代烷基、氰基、鹵基、-cocn、-cor0、烯基、鹵代烯基、炔基或鹵代炔基，并且r1、r2、r3、r4中至少有一個為氰基或-cocn，r0選自烷基；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述r1選自碳原子數(shù)為1～3的烷基或氰基，所述r2選自氫或氰基，所述r3選自氫或鹵基，所述r4選自氫、-cocn、-cor0或碳原子數(shù)為1～3的烷基，所述r0選自碳原子數(shù)為2～4的烷基，所述鹵基為氟；和/或，所述第一添加劑占所述非水電解液總重量的0.05％～5％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非水電解液，其特征在于：所述式第一添加劑選自
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述r5、r7、r8、r10、r11、r13分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～4的氟代烷基，所述r6、r9、r12分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1～2的烷基；和/或，
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非水電解液，其特征在于：所述氟代硼酸酯類化合物為和/或，
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述第三添加劑選自碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、亞硫酸乙烯酯、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、聯(lián)苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、環(huán)己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯、間氟甲苯、3,4-二氟甲苯、4-溴2-氟苯甲醚、對氟甲苯、對二甲苯、1,2-二甲氧基-4-硝基苯、n-苯基馬來酰...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳黎，惠銀銀，王婷婷，甘朝倫，
申請(專利權(quán))人：張家港市國泰華榮化工新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。