【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種非水電解液及鋰二次電池。
技術介紹
1、鋰離子電池(或稱鋰二次電池)具有能量密度高、循環性能好、儲存時間長、自放電小等優點，作為理想的儲能裝置有望逐步替代如鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池的傳統儲能裝置。隨著鋰離子電池應用的拓展，及現代信息技術的發展，對鋰離子電池又提出更高的挑戰，即需要進一步改善鋰離子電池的循環性能，降低其阻抗以及減少其產氣。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是提供一種能夠改善電池循環性能、降低電池阻抗以及減少電池產氣的非水電解液，進一步提供一種包含該非水電解液的鋰二次電池。
2、為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種非水電解液，包括有機溶劑、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分別獨立地選自氫、烷基、鹵代烷基、氰基、鹵基、-cocn、-cor8、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，r8選自烷基；
4、所述第二添加劑選自式ⅱ所示化合物和/或式ⅲ所示化合物，所述式ⅱ為其中，r5、r6分別獨立地選自氫、碳原子數為1～6的烴基、鹵代烷基或氰基；所述式ⅲ為其中，r7選自氫、碳原子數為1～6的烷基；
5、所述第三添加劑選自含有雙鍵的環狀碳酸酯、含有鹵素的環狀碳酸酯、磺酸酯、硫酸酯、亞硫酸酯、酸酐、苯化合物、氟代苯化合
6、本專利技術通過向電解液中添加第一添加劑、第二添加劑和第三添加劑，使電池在充放電過程中，通過上述添加劑之間的協同作用，提高了正負極材料結構的穩定性，以及正極與電解液、負極與電解液之間的界面穩定性，從而改善了電池常溫及高溫的循環性能，降低了電池常溫或高溫的阻抗以及減少了電池在高溫下的產氣。根據本專利技術，所述常溫指25℃，所述高溫指45～60℃。
7、優選地，所述r1選自碳原子數為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、-cor8或碳原子數為1～3的烷基，所述r8選自碳原子數為2～4的烷基，所述鹵基為氟。
8、進一步地，所述r1選自甲基或氰基。
9、進一步地，所述r4選自氫、-cocn、-coc(ch3)3或乙基。
10、優選地，所述r5選自碳原子數為1～3的烯基、碳原子數為1～3的氟代烷基、氰基或碳原子數為2～4的烷基，所述r6選自氫或碳原子數為1～3的烯基。
11、進一步地，所述r5選自乙烯基、氰基、氟代甲基或異丙基。
12、進一步地，所述r6選自氫或乙烯基。
13、優選地，所述r7選自氫、甲基、乙基或丙基。
14、一些優選的實施方式中，所述式ⅰ為
15、一些優選的實施方式中，所述式ⅱ為
16、一些優選的實施方式中，所述式ⅲ為一些具體且優選的實施方式中，所述第一添加劑為式ⅰ所示化合物，所述式ⅰ為所述第二添加劑為式ⅲ所示化合物，所述式ⅲ為
17、優選地，所述第一添加劑、所述第二添加劑分別占所述非水電解液總重量的0.05％～5％。
18、進一步地，所述第一添加劑、所述第二添加劑分別占所述非水電解液總重量的0.05％～2％，例如0.05％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、1.3％、1.5％、1.8％或2％等。
19、進一步地，所述第一添加劑和所述第二添加劑占所述非水電解液總重量的1％～3％，例如1％、1.3％、1.5％、1.8％、2％、2.3％、2.5％、2.8％、3％等。
20、優選地，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-丙磺酸內酯、聯苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、環己基苯、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、2，5-二叔丁基、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、1，3-二氧六環中的一種或多種。
21、優選地，所述第三添加劑占所述非水電解液總重量的0.3％～10％。
22、進一步地，所述第三添加劑占所述非水電解液總重量的0.5％～8％，更進一步為2％～6％，再進一步為3％～5％。
23、一些優選的實施方式中，所述第三添加劑為碳酸亞乙烯酯和1,3-丙磺酸內酯。
24、進一步地，所述碳酸亞乙烯酯和1,3-丙磺酸內酯質量比為1：(0.5～1.5)，例如1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.3、1：1.5等。
25、優選地，所述有機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，取代所用的基團包括氟原子。
26、進一步地，所述有機溶劑選自氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、三氟乙基碳酸酯、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、環丁砜、甲基乙基砜、二甲亞砜、氟苯中的兩種或兩種以上。
27、優選地，所述有機溶劑占所述非水電解液總重量的60％～90％，進一步為70％～85％，更進一步為75～80％。
28、一些具體的實施方式中，所述有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯。
29、進一步地，碳酸乙烯酯占所述非水電解液總重量的15％～25％，碳酸二乙酯占所述非水電解液總重量的5％～15％，碳酸丙烯酯占所述非水電解液總重量的3％～8％，碳酸甲乙酯占所述非水電解液總重量的35％～45％，氟代碳酸乙烯酯占所述非水電解液總重量的3％～8％。
30、優選地，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、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。
31、優選地，所述鋰鹽占所述非水電解液總重量的8％～30％，進一步為10％～20％，例如10％、12％、14％、16％、18％、20％等。
32、一些具體的實施方式中，所述第一鋰鹽占所述非水電解液總重量的10％～1本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種非水電解液，包括有機溶劑、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分別獨立地選自氫、烷基、鹵代烷基、氰基、鹵基、-COCN、-COR8、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，R8選自烷基；
2.根據權利要求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、-COR8或碳原子數為1～3的烷基，所述R8選自碳原子數為2～4的烷基，所述鹵基為氟；和/或，所述R5選自碳原子數為1～3的烯基、碳原子數為1～3的氟代烷基、氰基或碳原子數為2～4的烷基，所述R6選自氫或碳原子數為1～3的烯基；和/或，
3.根據權利要求2所述的非水電解液，其特征在于：所述式Ⅰ為
4.根據權利要求1至3中任一項所述的非水電解液，其特征在于：所述第一添加劑、所述第二添加劑分別占所述非水電解液總重量的0.05
5.根據權利要求4所述的非水電解液，其特征在于：所述第一添加劑和所述第二添加劑占所述非水電解液總重量的1％～3％。
6.根據權利要求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-丙磺酸內酯、聯苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、環己基苯、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、2，5-二叔丁基、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、1，3-二氧六環中的一種或多種；和/或，
7.根據權利要求1所述的非水電解液，其特征在于：所述有機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，取代所用的基團包括氟原子；和/或，所述有機溶劑占所述非水電解液總重量的60％～90％。
8.根據權利要求7所述的非水電解液，其特征在于：所述有機溶劑選自氟代碳酸乙烯酯、二氟碳酸乙烯酯、三氟乙基碳酸酯、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、環丁砜、甲基乙基砜、二甲亞砜、氟苯中的兩種或兩種以上。
9.根據權利要求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、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.根據權利要求9所述的非水電解液，其特征在于：所述第一鋰鹽占所述非水電解液總重量的10％～15％，所述第二鋰鹽占所述非水電解液總重量的1％～5％。
11.一種鋰二次電池，包括正極、負極以及置于正極和負極之間的隔膜，其特征在于：所述鋰二次電池還包括如權利要求1至10中任一項所述的非水電解液。
12.根據權利要求11所述的鋰二次電池，其特征在于：所述正極中的正極活性物質為LiNixCoyMnzO2或者LiNixCoyAlzO2，其中，所述x的值0～1，所述y的值為0～1，所述z的值為0～1；所述負極中的負極活性物質包括金屬鋰、金屬氧化物、鋰鋁合金、石墨、改性碳材料、硅、硅氧或硅氧碳。
...【技術特征摘要】
1.一種非水電解液，包括有機溶劑、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分別獨立地選自氫、烷基、鹵代烷基、氰基、鹵基、-cocn、-cor8、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，r8選自烷基；
2.根據權利要求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、-cor8或碳原子數為1～3的烷基，所述r8選自碳原子數為2～4的烷基，所述鹵基為氟；和/或，所述r5選自碳原子數為1～3的烯基、碳原子數為1～3的氟代烷基、氰基或碳原子數為2～4的烷基，所述r6選自氫或碳原子數為1～3的烯基；和/或，
3.根據權利要求2所述的非水電解液，其特征在于：所述式ⅰ為
4.根據權利要求1至3中任一項所述的非水電解液，其特征在于：所述第一添加劑、所述第二添加劑分別占所述非水電解液總重量的0.05％～5％。
5.根據權利要求4所述的非水電解液，其特征在于：所述第一添加劑和所述第二添加劑占所述非水電解液總重量的1％～3％。
6.根據權利要求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-丙磺酸內酯、聯苯、琥珀酸酐、戊二酸酐、環己基苯、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、2，5-二叔丁基、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,...
【專利技術屬性】
技術研發人員：陳黎，惠銀銀，王婷婷，甘朝倫，
申請(專利權)人：張家港市國泰華榮化工新材料有限公司，
類型：發明
國別省市：
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