專利名稱：一種鋰離子電池電解液及含該電解液的鋰離子電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池電解液及含該電解液的鋰離子電池。
背景技術(shù)：
鋰離子電池主要由正極材料、負(fù)極材料、電解液、隔膜四部分組成，其中，電解液是在電池正、負(fù)極之間起傳導(dǎo)作用的離子導(dǎo)體，一般由電解質(zhì)鋰鹽和有機(jī)溶劑兩部分組成。在商品化鋰離子電池中應(yīng)用廣泛的電解質(zhì)鋰鹽一般為L(zhǎng)IPF6，有機(jī)溶劑一般有兩種或兩種以上的有機(jī)溶劑混合而成，主要為乙烯碳酸酯碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等鏈狀和環(huán)狀碳酸酯。電解液的性能很大程度上影響電池的性能，而影響電解液優(yōu)劣性能的因素主要有兩個(gè)方面:電解液的組成和電解液中雜質(zhì)的含量。其中，電解液中所含HF對(duì)電解液的穩(wěn)定性和電池性能都有著巨大的影響。HF對(duì)電解液自身穩(wěn)定性的影響主要表現(xiàn)在兩方面:催化鋰鹽如LiPF6的水解，從而加速電解液的變質(zhì)；催化有機(jī)溶劑的聚合，從而導(dǎo)致電解液黏度增加，電導(dǎo)率降低。HF對(duì)電池性能的影響主要表現(xiàn)在三個(gè)方面:首先，HF在電池首次充放電過(guò)程中，在碳負(fù)極上發(fā)生如下電化學(xué)還原反應(yīng):HF+e>Li+ — LiF I +1/2H2上述反應(yīng)不僅會(huì)消耗電池中有限的鋰離子，增加電池內(nèi)壓，而且生成的LiF導(dǎo)電能力較差，碳負(fù)極表面固體電解質(zhì)界面(SEI)膜組分中LiF含量增多，導(dǎo)致電極/電解液界面阻抗增大，從而增大電池內(nèi)阻。其次，HF會(huì)與電解表面的SEI膜發(fā)生反應(yīng)，生成水或醇等。Aurbach等認(rèn)為在EC基的電解液中，HF和SEI膜主要發(fā)生如下反應(yīng):Li2C03+2HF — 2LiF+H20+C02上述反應(yīng)中生成的LiF同樣會(huì)導(dǎo)致電極/電解液界面阻抗增大，此外，反應(yīng)中生成的水和乙二醇又會(huì)和LiPF6反應(yīng)生成HF，該過(guò)程不斷循環(huán)，導(dǎo)致電池比容量、循環(huán)效率不斷減小，直至整個(gè)電池被破壞。最后，HF會(huì)和正極活性材料如LiMn2O4發(fā)生反應(yīng)，引起部分錳的溶解，這是引起LiMn2O4容量衰減的主要原因之一，反應(yīng)原理如下:LiMn204+H+ — Li++ λ -Μη02+Μη2++2Η20針對(duì)HF對(duì)電解液和電池性能的影響，現(xiàn)有技術(shù)中采用鋅、招、鎂、韓的氧化物中的一種或幾種的混合物或鎂或鋁作為添加劑加入到電解液中，它們與電解液中微量的HF發(fā)生反應(yīng)，降低HF的含量，阻止其對(duì)電極的破壞和對(duì)鋰鹽如LiPF6分解的催化作用，提高電解液的穩(wěn)定性，改善電池性能。但是上述除HF的方法速度緩慢，并且用金屬或金屬氧化物處理電解液容易引入金屬雜質(zhì)。
此外，現(xiàn)有技術(shù)中還可以采用六甲基二硅氮烷(化學(xué)式為(CH3)3SiNHSi(CH3)3)作為添加劑加入至電解液中，其作用機(jī)理為:(CH3) 3SiNHSi (CH3) 3+H20 — (CH3) 3SiOSi (CH3) 3+NH3NH3+HF —NH4F六甲基二硅氮烷與水反應(yīng)生成NH3，然后NH3又與HF反應(yīng)生成NH4F,進(jìn)而降低電解液中HF的含量，提高鋰離子電池的循環(huán)性能。然而，該方法中，六甲基二硅氧烷本身不穩(wěn)定，在空氣中易分解，不易保存；并且NH3與HF反應(yīng)生成的NH4F不穩(wěn)定，尤其在高溫下容易分解，難以起到提高鋰離子電池高溫性能的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種鋰離子電池電解液及含該電解液的鋰離子電池，能夠有效控制電解液的酸度，提高鋰離子電池的循環(huán)壽命和高溫存儲(chǔ)性能。本發(fā)明實(shí)施例的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種鋰離子電池電解液，所述電解液包括:溶質(zhì)、溶劑、穩(wěn)定添加劑，所述穩(wěn)定添加劑硅氮烷衍生物，所述硅氮烷衍生物結(jié)構(gòu)為:
權(quán)利要求
1.一種鋰離子電池電解液，包括:溶質(zhì)、溶劑、穩(wěn)定添加劑，其特征在于，所述穩(wěn)定添加劑為硅氮烷衍生物，所述硅氮烷衍生物結(jié)構(gòu)為:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，所述烷基為C1-C2tl的直鏈或支鏈烷基，所述鹵代烷基、鹵代苯基和鹵代聯(lián)苯基中鹵素包括F、Br、Cl、I。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述硅氮烷衍生物為電解液總重量的0.1%-50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述溶質(zhì)為鋰鹽，所述鋰鹽選自 LiPF6、LiBF4、LiClO4'LiPF3 (CF2CF3) 3、LiCF3SO3 和 LiBOB 中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述溶劑為非水有機(jī)溶劑，所述非水有機(jī)溶劑為碳酸酯、碳酸酯鹵代衍生物、酯、醚和酮中的一種或幾種的混合溶劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述鋰離子電池電解液還包括成膜添加劑，所述成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、1，3_磺酸丙內(nèi)酯和I，4-磺酸丁內(nèi)酯中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋰離子電池電解液，其特征在于，所述成膜添加劑含量為電解液總重量的0.1%-50%。
8.一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極以及電解液，其特征在于，所述電解液為權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的鋰離子電池電解液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種鋰離子電池電解液及含有該電解液的鋰離子電池，涉及電池領(lǐng)域，能夠有效控制電解液的酸度，進(jìn)而顯著提高鋰離子電池的循環(huán)性能和高溫存儲(chǔ)性能。所述鋰離子電池電解液包括鋰鹽、非水有機(jī)溶劑、穩(wěn)定添加劑，所述穩(wěn)定添加劑為硅氮烷衍生物，所述硅氮烷衍生物的結(jié)構(gòu)為其中，R1、R2、R3、R4、R5以及R6任一為氫原子、烷基、苯基、聯(lián)苯基、苯醚基、鹵代烷基、鹵代苯基、鹵代聯(lián)苯基中的一種，其中，所述烷基為C1-C20的直鏈或支鏈烷基，所述鹵素為F、Br、Cl、I。
文檔編號(hào)H01M10/0567GK103094614SQ20131002338
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月22日
發(fā)明者劉輝, 馬向民, 王興杰 申請(qǐng)人:華為技術(shù)有限公司