一种硼烷电解液及其制备方法以及一种锂离子电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种硼烷电解液及其制备方法以及一种锂离子电池，电解液主要包括：有机溶剂、导电锂盐和添加剂，有机溶剂为环状碳酸酯溶剂、芳香烃溶剂和线性溶剂的一种以上组成，导电锂盐在有机溶剂中的浓度为0.8-1.5mol/L，添加剂的用量为有机溶剂重量的0.1-10.0%，添加剂为硼烷类化合物。电解液中添加了上述添加剂后能够在电池的电极表面优先于电解液发生反应形成界面膜，改善电极/电解液界面性质，抑制电解液在电极材料表面的氧化或者还原分解，提高电解液与电极的兼容性，并且能够减少过渡金属从正极上的溶出，抑制过渡金属在负极上的沉积和还原，保护电极材料。
【专利说明】一种硼烷电解液及其制备方法以及一种锂离子电池 【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子电池制备领域，具体涉及一种硼烷电解液及其制备方法，和采 用该电解液制备的一种锂离子电池。 【背景技术】
[0002] 锂离子电池因其比能量高、循环寿命长等优点已成功应用于手机、数码相机和笔 记本电脑等便携式电子产品中。但是，随着电子产品的技术进步和人们对动力电池的关注， 对锂离子电池的性能提出越来越高的要求。近年来，高工作电压（大于4.2V)锂离子电池 的开发受到了广泛研究者的关注。然而，锂离子电池在高工作电压下，有机电解液容易发生 氧化分解，而在含镍的正极材料上，电解液的氧化行为会进一步加剧，由此造成电池循环寿 命的衰减。同时，过渡金属的溶出和在负极上的沉积也会恶化电池性能。
[0003] 锂离子电池电解液是锂离子电池的关键材料之一。目前常用的电解液是将导电 锂盐1^?^溶解在有机碳酸酯中。研究者在开发锂离子电池电解液时发现，在有机电解液 中添加少量的某些物质，就能显著改善电池的某些性能如电解液的电导率、电池的循环效 率和可逆容量等，这些少量物质称之为添加剂。添加剂具有"用量小、见效快"的特点，在 基本不增加电池成本的基础上，就能显著改善电池的某些性能，而且操作简单，添加剂可直 接加入到基本电解液中。因此，电解液添加剂是近年来改善锂离子电池性能方法的一个重 要研究方向。目前人们在开发与高电压锂离子电池相匹配的电解液时也主要采用添加剂 的方法。如LiBOB、噻吩、联苯和腈类有机物等。这些物质主要是通过改善电极/电解液界 面性质，抑制电解液的分解、降低界面阻抗，提高锂离子电池的性能。另外，有机电解液的 导电锂盐LiPF6的热稳定性较差，在受热（?60°C )条件下容易分解产生路易斯酸？匕，会 进一步与溶剂发生反应，恶化电池性能。同时，锂离子电池电解液在实际生产和应用中，无 法避免引入微量水分和杂质，而导电锂盐LiPF6对水敏感，容易与之发生反应，影响电池的 循环性能。研究者通过在电解液中加入稳定剂来抑制电解液的分解，如G. Schroeder等人 (Electrochem. Commun. 8 (2006) 523)发现，在电解液中加入三（2，2, 2-三氟乙基）亚磷酸酯 (TTFP)能够捕获路易斯酸PF5，提高电解液的稳定性。
[0004] 锂离子电池电解液的开发需要满足多种要求，如循环寿命、放电容量、充放电效 率、高温储存和循环、低温放电等。目前商用电解液为了达到各种要求，需要加入多组分添 加剂来改善。然而，复杂的电解液组分一方面增加了生产成本，另一方面也增加了电解液应 用的不确定性。
【发明内容】
[0005] 本发明的首要目的在于提供一种硼烷电解液及其制备方法，所制备的硼烷电解液 在正极表面优先发生氧化形成界面膜，抑制有机碳酸酯在电极上的氧化，降低电极/电解 液界面阻抗。同时添加剂的加入能够稳定电解液，有利于提高锂离子电池的循环寿命、高 温、高电压性能和抑制电池的气胀。
[0006] 本发明的另一目的在于提供上述硼烷电解液制备的一种锂离子电池。
[0007] 本发明通过以下技术方案实现：
[0008] 一种硼烷电解液，包括有机溶剂、导电锂盐和添加剂，其中：所述有机溶剂选为环 状碳酸酯和线型碳酸酯的一种以上，所述添加剂结构式如下：
[0009]
【权利要求】
1. 一种硼烷电解液，包括有机溶剂、导电锂盐和添加剂，其中：所述有机溶剂选为环状 碳酸酯和线型碳酸酯的一种以上，所述添加剂结构式如下：
RrR4为氢、卤素、&-(；的烷基及其卤代烷基、&-(；的烯基、烷氧基、羧基、苯环、卤代苯 官能团的任一种，η为0至5的整数。
2.根据权利要求1所述的硼烷电解液，其中：所述导电锂盐在有机溶剂中的浓度为 0. 8-1. 5mol/L。
3.根据权利要求1所述的硼烷电解液，其中：所述添加剂的用量为有机溶剂重量的 0. 1-10. 0%。
4.根据权利要求1所述的硼烷电解液，其中：所述有机溶剂中的环状碳酸酯为碳酸乙 烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁内酯和戊内酯中的一种以上。
5.根据权利要求1所述的硼烷电解液，其中：所述有机溶剂中的线型碳酸酯为碳酸二 甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯，乙酸乙酯、碳酸甲丙酯中的一种以上。
6.根据权利要求1所述的硼烷电解液，其中：所述导电锂盐为LiPF6、LiBF4、LiS0 3CF3、 Li (CF3S02) 2N、LiC (CF3S02) 3 中的一种以上。
7.根据权利要求1所述的硼烷电解液，其中：所述添加剂为三（二甲基氨基）硼烷、双 (二甲氨基）硼烷溴、二氯（二异丙基氨基）硼烷中的一种以上。
8.根据权利要求1所述的硼烷电解液，其中：所述电解液还包含常用添加剂，所述常 用添加剂为碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、丙磺酸内酯、丁磺酸内酯、己二腈、丁二腈、 LiBOB、LiODFB中的一种以上，所述的常用添加剂占硼烷电解液总质量的0. 1-5. 0%。
9. 一种电解液制备方法： (1)将有机溶剂按比例混合后用5 A分子筛、氢化钙、氢化锂纯化除杂、除水； (2)在室温条件下，将导电锂盐溶解在上述有机溶剂中，并搅拌均匀； (3)加入常用添加剂，并搅拌均匀； (4)加入添加剂，制得权利要求1-8任一项所述的硼烷电解液。
10. 一种锂离子电池，包括正极活性材料、负极活性材料、隔膜和权利要求1-9任一项 所述的硼烷电解液，其中：正极活性材料为一种含锂过渡金属氧化物，正极活性材料为以下 物质的一种以上：LiCo02、LiNi02、LiMn02、LiMn 204、Li (NiaCobMnc) 02 (0〈a〈l，0〈b〈l，0〈c〈l， a+b+c = 1)、LiNihyCoy02、LiCOl_ yMny02、LiNh_yMny0 2(0 ( y〈l)、Li (NiaCobMnc) 04 (0〈a〈2， 0〈b〈2，0〈c〈2，a+b+c = 2)、LiMn2_zNiz04、LiMn 2_zCoz04(0〈z〈2)、LiMx(P0 4)y (M 为 Ni、Co、Mn、 Fe、Ti、V，0 彡 x 彡 5，0 彡 y 彡 5)； 负极活性材料为可嵌入/脱出锂离子的碳材料、锂金属、硅或锡及其氧化物中的一种 以上；隔膜为自织布、无纺布、合成树脂微多孔膜的任一种。
【文档编号】H01M10/0525GK104051785SQ201410287081
【公开日】2014年9月17日 申请日期:2014年6月24日 优先权日:2014年6月24日
【发明者】仰永军, 李斌, 陈卫 申请人:东莞市凯欣电池材料有限公司