一种非水电解液及锂离子电池的制作方法

本发明涉及二次电池，尤其涉及一种非水电解液及锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池作为一种二次电池被广泛应用于消费类电子产品、储能及动力电池中。锂离子电池每次充电前不必像镍镉电池、镍氢电池一样需要放电，可以随时随地的进行充电。

2、锂离子电池主要由正极、负极、电解液、隔膜四部分构成，溶剂一般包括碳酸乙烯酯(ec)等。目前在4.4v以上的高电压体系中，商业使用的锂离子电池正极材料钴酸锂、三元材料等在循环过程中会与电解液发生副反应，从而导致电池性能下降。尤其是三元材料，其表面的ni-o容易被电解液的酸性成分攻击，ni4+会氧化电解液成分导致锂离子电池产气。如果仅是常规地对正极进行掺杂包覆，仍然不能满足锂电池性能的高温循环和高温存储性能。

3、因此，亟需开发一种高电压体系电解液，从而有针对性地对高电压体系下的正极及电解液形成保护机制，从而提升锂离子电池的高温循环和高温存储性能。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种非水电解液及锂离子电池，能够有针对性地对高电压体系下的正极及电解液形成保护机制，从而提升锂离子电池的高温循环和高温存储性能。

2、本发明公开了一种非水电解液，电解液包括电解质盐、溶剂以及添加剂；溶剂包括碳酸乙烯酯；添加剂包括分子结构含有异丙醇基负离子、镁正离子的添加剂a，添加剂a具有r1、r2、r3、r4四个取代基，其结构通式如下式1：

3、

4、式1中，r1、r2、r3、r4分别独立选自烷基、卤代烷基、烯基、卤代烯基、卤代炔基、烷氧基、卤代烷氧基、芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基中的一种；

5、其中，添加剂a占电解液质量的1～5％。

6、可选地，添加剂a的具体结构式为：

7、

8、可选地，添加剂a占电解液质量的5％。

9、可选地，溶剂还包括碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯；碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯的质量比为1:1:1。

10、可选地，电解质盐包括锂盐、钠盐、钾盐、镁盐、锌盐和铝盐中的至少一种。

11、可选地，电解质盐包括mclo4、mbf4、mpf6、masf6、mpf2o2、mcf3so3、mtdi、mb(c2o4)2、mbf2c2o4、m[(cf3so2)2n]、m[(fso2)2n]和m[(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n]中的一种或多种；其中，m为li、na或k，m和n为自然数。

12、可选地，电解质盐在电解液中的摩尔浓度为0.5m～2m。

13、可选地，添加剂还包括添加剂b，添加剂b包括氟代碳酸乙烯酯、联苯、氟苯、碳酸亚乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-丙磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1，2-二(2-氰乙氧基)乙烷和1，3，6-己烷三腈中的一种或多种。

14、本发明还公开了一种锂离子电池，包括如上述的非水电解液。

15、可选地，锂离子电池还包括正极片；正极片中的mg元素总含量的质量占比不低于100ppm。

16、本发明电解液应用于4.4v以上的高电压体系中，1～5％的添加剂a作为诱导剂，可以使碳酸乙烯酯(ec)在正极原位聚合反应形成稳定的cei膜，在高压、高温等极端测试条件下均能有效稳定正极结构。具体而言，在添加剂a的化学结构中，具有异丙醇基负离子和镁正离子，其中，异丙醇基负离子具有很强的亲核性，在mg2+的配合下，可以加速碳酸乙烯酯的开环聚合反应，添加剂a在正极发生分解，最终生成有利的有机-无机cei膜，即聚碳酸酯、mgo、mgf2，该cei膜在高温及高压环境下具有良好的热稳定性，提升高温性能及高温循环性能。

技术特征：

1.一种非水电解液，其特征在于，所述电解液包括电解质盐、溶剂以及添加剂；所述溶剂包括碳酸乙烯酯；所述添加剂包括分子结构含有异丙醇基负离子、镁正离子的添加剂a，所述添加剂a具有r1、r2、r3、r4四个取代基，其结构通式如下式1：

2.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂a的具体结构式为：

3.如权利要求2所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂a占所述电解液质量的5％。

4.如权利要求3所述的非水电解液，其特征在于，所述溶剂还包括碳酸二乙酯和碳酸丙烯酯；所述碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯的质量比为1:1:1。

5.如权利要求1至4任一项所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐包括锂盐、钠盐、钾盐、镁盐、锌盐和铝盐中的至少一种。

6.如权利要求5所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐包括mclo4、mbf4、mpf6、masf6、mpf2o2、mcf3so3、mtdi、mb(c2o4)2、mbf2c2o4、m[(cf3so2)2n]、m[(fso2)2n]和m[(cmf2m+1so2)(cnf2n+1so2)n]中的一种或多种；其中，m为li、na或k，m和n为自然数。

7.如权利要求5所述的非水电解液，其特征在于，所述电解质盐在所述电解液中的摩尔浓度为0.5m～2m。

8.如权利要求1至4任一项所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂还包括添加剂b，所述添加剂b包括氟代碳酸乙烯酯、联苯、氟苯、碳酸亚乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1，3-丙磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1，2-二(2-氰乙氧基)乙烷和1，3，6-己烷三腈中的一种或多种。

9.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的非水电解液。

10.如权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池还包括正极片；所述正极片中的mg元素总含量的质量占比不低于100ppm。

技术总结
本发明属于二次电池技术领域，涉及一种非水电解液及锂离子电池，电解液包括电解质盐、溶剂以及添加剂；溶剂包括碳酸乙烯酯；添加剂包括分子结构含有异丙醇基负离子、镁正离子的添加剂A，添加剂A具有R1、R2、R3、R4四个取代基，其结构通式如下式1：式1中，R1、R2、R3、R4分别独立选自烷基、卤代烷基、烯基、卤代烯基、卤代炔基、烷氧基、卤代烷氧基、芳基、卤代芳基、芳氧基、卤代芳氧基中的一种。其中，所述添加剂A占所述电解液质量的1～5％。能够提升锂离子电池的高温循环性能及高温存储性能。

技术研发人员：任潘利,张昌明,胡大林
受保护的技术使用者：广东省豪鹏新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14