一种非水电解液及其制备方法以及一种锂二次电池的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种非水电解液及其制备方法以及一种锂二次电池，主要包含如下原料：有机溶剂、导电锂盐和添加剂，所述有机溶剂由环状碳酸酯和线性碳酸酯溶剂组成，所述导电锂盐在有机溶剂中的浓度为0.8-1.5mol/L，所述添加剂为用量0.01-8.0wt.％的下述通式(I)表示的化合物中的至少一种，式中，非水电解液中添加了上述化合物后可以提高锂离子电池的循环寿命、以及高电压(大于4.2V)、高低温性能和抑制电池的气胀问题。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子电池制备领域，具体涉及一种非水电解液及其制备方法以及一 种锂二次电池。 -种非水电解液及其制备方法以及一种锂二次电池
【背景技术】
[0002] 锂离子电池因其比能量高、循环寿命长等优点而成为目前发展最快亦最受重视的 新型高能蓄电池。目前商品化的锂离子电池基本能够满足大部分家用型电子设备的需求， 如：数码相机、移动电话以及笔记本电脑等。然而，近年来随着数码产品的不断更新和电动 交通工具的蓬勃发展，对锂离子电池的使用寿命、高低温性能、安全性、倍率等性能提出越 来越高的要求。因此，对锂离子电池材料的研发具有重要意义。
[0003] 锂离子电池主要由正极、负极和电解液三部分组成，它们的结构和性能直接决定 了电池的综合性能。目前商品化的锂离子电池电解液主要是以链式和环式碳酸酯的混合溶 剂为溶剂、以LiPF 6为支持电解质，为锂离子在电池正负极之间的穿梭提供必要的保障。锂 离子电池所采用的负极材料主要分为两类：一类是可脱嵌锂的金属化合物（金属单质、氧 化物及锂的合金等），另一类是碳素材料，如可脱嵌锂的焦炭、人造石墨、天然石墨及中间相 炭微球等。但是，有机电解液在电池充电的过程中会在负极表面发生还原分解，产生的固体 分解物及气体将覆盖甚至破坏负极材料，引起电池不可逆容量的增大和循环寿命的降低。 目前常用的锂离子电池正极材料主要有钴酸锂（LiC 〇02)、锰酸锂（LiMn204)、三元复合材料 和磷酸铁锂（LiFeP0 4)四种。虽然锂离子电池有机碳酸酯电解液的电化学窗口宽（0. 7-4. 5V vs Li+/Li)。但研究表明，有机碳酸酯电解液即使在工作电压较低（?3. 5V vs Li+/Li)的 LiFeP04材料上也会发生氧化反应。另外，电池在高温下以及一些过渡金属元素的催化作用 下，有机电解液在正极上的氧化分解会进一步加剧，甚至破坏正极材料，加剧过渡金属元素 的溶出。另外，分解产生的固体分解物或气体将覆盖在电极表面或引起电池膨胀，阻碍锂离 子的迁移，恶化电池的电化学性能。
[0004] 在电解液体系中加入少量的"化学物质"形成功能电解质来提高电池的某些宏观 性能，这类具有某些特殊功效的"化学物质"称为"功能添加剂"。由于新型功能添加剂的加 入，锂离子电池各发面的性能得到了明显的改善。锂离子电池电解液功能添加剂已成为当 今锂离子电池研究者的一个焦点。如中国专利ZL200410045142. 6公开了在锂离子电池的 有机电解液中使用了吡咯烷酮化合物，表明吡咯烷酮化合物能够抑制电池高温储存的气胀 问题，以及提高电池的放电容量。但是，含该物质有机电解液制备的锂离子电池，其首次充 放电过程中损耗较多的Li+，导致库伦效率较低，形成的界面膜阻抗较高，影响了电池的电 化学性能。
【发明内容】
[0005] 鉴于【背景技术】所存在的问题，本发明的目的在于提供一种非水电解液及其制备方 法，该电解液能够增加非水电解液对锂离子电池电极的浸润性，提高锂离子电池的充放电 效率，并且能够抑制电池在高温存储后的气胀问题。这些性质保证了锂离子电池具有良好 的循环寿命、以及高电压（大于4. 2V)、高低温的性能。
[0006] 本发明的另一目的在于提供一种锂二次电池。
[0007] 本发明通过以下技术方案实现：
[0008] -种非水电解液，包括有机溶剂、导电锂盐和添加剂，其中：所述有机溶剂选自环 状碳酸酯溶剂、芳香烃溶剂和线性溶剂的一种以上，所述添加剂结构式如下：
[0009]
【权利要求】
1. 一种非水电解液，包括有机溶剂、导电锂盐和添加剂，其中：所述有机溶剂选自环状 碳酸酯溶剂、芳香烃溶剂和线性溶剂的一种以上，所述添加剂结构式如下：
其中Ri和R2为氢、卤素、&-(；的烷基及其卤代烷基、&-(；腈基、Ci-Q的烯基、烷氧基、 羧基、苯环、卤代苯的任一种。
2. 根据权利要求1所述的非水电解液，其中：所述导电锂盐在有机溶剂中的浓度为 0. 8-1. 5mol/L，所述添加剂的用量为有机溶剂重量的0. 1-8. 0%。
3. 根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于：所述添加剂可选自5-甲硫基四氮 唑、5-乙硫基四氮唑、5-苄硫基四氮唑和5-巯基-1-苯基四氮唑的一种以上。
4. 根据权利要求1所述的非水电解液，其中：所述环状碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸 丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁内酯和戊内酯一种以上。
5. 根据权利要求1所述的非水电解液，其中：所述芳香烃溶剂为苯、氟苯、二氟代苯、甲 苯、三氟代苯、二甲苯的一种以上；所述线型溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、 乙酸乙酯、碳酸甲丙酯、醚类和氟代醚的一种以上。
6. 根据权利要求1所述的非水电解液，其中：所述导电锂盐为LiPF6、LiBF4、LiS0 3CF3、 LiC104、Li (CF3S02) 2N、LiC (CF3S02) 3 中的一种以上。
7. 根据权利要求1所述的非水电解液，其中：还包括常用添加剂，所述常用添加剂为碳 酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、丙磺酸内酯、丁磺酸内酯、己二腈、丁二腈、 LiBOB、LiODFB等中的一种以上，所述常用添加剂占非水电解液总质量的0. 1-5. 0%。
8. -种电解液制备方法，电解液的配制方法是： (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1-7任一项所述的非水电解液。
9. 一种锂二次电池，包括正极、负极和隔膜，其中：正极材料为含锂过渡金属氧化物， 负极材料为可嵌入/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 为织布、无纺布、合成树脂微多孔膜的一种；锂电池还包括权利要求1-8任一项所述的非水 电解液。
【文档编号】H01M10/0567GK104064810SQ201410314883
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】仰永军, 李斌, 陈卫, 万华平 申请人:东莞市凯欣电池材料有限公司