非水电解液及其锂离子电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，尤其涉及一种非水电解液及其锂离子电池。

背景技术：

1、纯电动汽车(bev)已经成为汽车工业的未来发展趋势，续航里程成为制约当前电动汽车的发展障碍。为了解决里程焦虑，材料端主要改善的方向为使用更高能力密度的单体电芯，比如高镍正极和硅碳负极，电解液作为电池中唯一液态的物质，对两种材料能量密度的发挥起到了非常重要的作用，比如：1、如何从电解液端改善硅碳负极带来的体积膨胀，2.如何从电解液端去缓解高镍正极在循环过程中的高催化反应活性等，这些问题都制约着高能量密度电解液的开发，同时也限制了高能量密度电池的开发。

2、因此，亟需开发一种有效的电解液来解决现有技术存在的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种非水电解液及其锂离子电池，该非水电解液中包括三甲基硅基磷酸酯和含有烯基的丁二酸酐类化合物，通过这两种物质之间的协同作用，可有效提升正极材料的稳定性，从而提升电池的高温循环性能，同时还可缓解负极界面的体积膨胀的问题，从而改善锂离子电池的高温存储性能。

2、为实现上述目的，本发明一方面提供了一种非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括三甲基硅基磷酸酯和如式一或式二所示的化合物a：

3、

4、其中，r1、r2选自c1～c12的烷基。

5、与现有技术相比，本发明在非水电解液中引入了含烯基的丁二酸酐类化合物和三甲基硅基磷酸酯，其中，含烯基的丁二酸酐类化合物中因为含有丁二酸酐，能够在正极材料表面形成良好的界面保护层，从而减少活性镍和活性氧的溶出，降低了电解液被氧化的概率，从而提升了正极侧的稳定性，进而提升电池的循环稳定性，同时双键烯基能够在负极界面发生双键聚合反应，相比单一的烯基物质，该烯基带上了比较大酸酐官能团，降低了聚合度，从而降低了整体电池内阻(相比单纯含有烯基的物质)，降低了负极界面析锂风险，同时匹配三甲基硅基磷酸酯，本身三甲基硅基磷酸酯能够有效降低电池界面阻力，当两者同时使用时，利用三甲基硅基磷酸酯的p＝o键跟酸酐中的c＝o之间的氢建吸附作用，降低了单独使用酸酐中c＝o产生的酸性物质的情况，显著提升了非水电解液的稳定性，降低了酸值对界面膜组分的影响，进而达到提升电池存储稳定性的效果。因此，该非水电解液在长时间的循环条件下，能够保持稳定的sei膜，抑制非水电解液的氧化分解，从而减少有机电解液的分解产气，进而提升锂离子电池的高温循环和高温存储性能以及缓解负极界面体积的膨胀。

6、作为一较佳的技术方案，r1、r2各自独立地选自c1～c6的直链或支链的烷基。其中，c1～c6的烷基具体是指碳原子数量在1～6之间的烷基，这些烷基可以是直链的烷基，也可以是支链的烷基。进一步地，c1～c6的直链烷基具体是指碳原子以直线形式连接的烷基，例如甲基(ch3-)、乙基(ch3ch2-)、丙基(ch3ch2ch2-)、丁基(ch3ch2ch2ch2-)、戊基(ch3(ch2)3-)和己基(ch3(ch2)4-)。c1～c6的支链烷基指的是在直链烷基的基础上，碳原子上带有支链的烷基。例如，异丙基((ch3)2ch-)、异丁基(ch3ch(ch3)ch2-)、仲丁基(ch3ch2ch(ch3)-)、叔丁基((ch3)3c-)等。

7、作为一较佳的技术方案，本发明的化合物a选自化合物1～化合物6中的至少一种：

8、

9、作为一较佳的技术方案，本发明化合物a于非水电解液中的质量百分比为0.05％～2.0％。进一步地，化合物a于非水电解液中的质量百分比约为0.1％～1.0％，约为0.1％～0.5％。作为示例地，化合物a于非水电解液中的质量百分比可为但不限于为0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％。

10、作为一较佳的技术方案，本发明三甲基硅基磷酸酯(tmsp)于所述非水电解液中的质量百分比为0.05％～2.0％。进一步地，三甲基硅基磷酸酯于非水电解液中的质量百分比约为0.1％～1.5％，约为0.5％～1.0％。作为示例地，三甲基硅基磷酸酯于非水电解液中的质量百分比可为但不限于为0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％。

11、作为一较佳的技术方案，本发明锂盐选自六氟磷酸锂(lipf6)、高氯酸锂(liclo4)、四氟硼酸锂(libf4)、三氟甲基磺酸锂(licf3so3)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(lin(cf3so2)2)、双草酸硼酸锂(c4blio8)、二氟磷酸锂(lipo2f2)、二氟草酸硼酸锂(c2bf2lio4)、二氟二草酸磷酸锂(lidfbp)和双氟磺酰亚胺锂锂(lifsi)中的至少一种。

12、作为一较佳的技术方案，本发明锂盐于非水电解液中的质量百分比为5％～20％。进一步地，锂盐于非水电解液中的质量百分比为6％～15％。作为示例地，锂盐于非水电解液中的质量百分比可为但不限于为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％。

13、作为一较佳的技术方案，本发明有机溶剂选自碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂和醚类有机溶剂中的至少一种。

14、具体地，碳酸酯类有机溶剂可为但不限于链状碳酸酯类、环状碳酸酯类、氟代碳酸酯。作为示例地，碳酸酯类有机溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)、碳酸亚戊酯、碳酸亚乙烯基酯(vc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)等；羧酸酯类有机溶剂包括但不限于氟代羧酸酯、乙酸丁酯(n-ba)、γ-丁内酯(γ-bt)、丙酸丙酯(n-pp)、丙酸乙酯(ep)和丁酸乙酯(eb)等；醚类有机溶剂包括但不限于氟代醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、1,3-二氧戊环、四氢呋喃、甲基四氢呋喃、二苯醚及冠醚等。

15、作为一较佳的技术方案，本发明有机溶剂于非水电解液中的质量百分比为60％～90％。进一步地，有机溶剂在非水电解液中的质量含量为70％～85％。作为示例地，有机溶剂在非水电解液中的质量百分比可为但不限于为60、65％、70％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％、90％。

16、本发明另一方面提供了一种锂离子电池，包括正极材料和负极材料，还包括上述的非水电解液。

17、作为一较佳的技术方案，本发明正极材料选自镍钴锰氧化物材料，所述镍钴锰氧化物材料的化学式为linixcoymn(1xy)mzo2，0.6≤x≤0.9，x+y<1，0≤z<0.08，m为al、mg、zr和ti中的一种。优选的x＝0.6，y＝0.2，m为zr，z＝0.03，或x＝0.8，y＝0.1，m为zr，z＝0.02。

18、作为一较佳的技术方案，本发明的负极材料选自硅碳负极材料。具体地，硅碳负极材料中硅与碳的重量百分比可为1:9。