[发明专利]锂离子二次电池电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池，尤其是改善电池循环性能的锂离子二次电池及其电解液。 

背景技术

锂离子二次电池具有工作电压高、寿命长和充电速度快等优点，但是随着技术的不断发展和使用者对电子产品快捷的使用需求，人们希望锂离子二次电池具有更好的循环性能，同时也要求锂离子二次电池在较高温度下能够正常使用。 

石墨是锂离子电池最常用的负极材料，也是当前应用最广泛的电极材料。电池在首次充电过程中，由电池的正极的锂-过渡金属氧化物释放出的锂离子经过电解液，透过隔离膜到达石墨负极，并且在石墨负极发生还原反应生成半碳酸锂，磺酸锂等锂盐，由此在负极表面形成薄膜。这类型的薄膜被称为有机固体电解液界面(SEI)膜。此钝化膜不但起到锂离子通道的作用还会阻止溶剂在石墨表面的还原，减少溶剂在循环过程中的消耗，从而提高电池的循环及高温性能。目前，常用的SEI成膜添加剂有氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、1，3-丙磺酸内酯(PS)、乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)及硫酸乙烯酯(DTD)等。但这些常用的添加剂不能满足日益增长的电池性能需求。 

碳酸丙烯酯作为常用的电解液溶剂之一，其具有宽的液态范围， 其熔点低，沸点高，是常用的电解液溶剂。当碳酸丙烯酯与石墨搭配使用时，碳酸丙烯酯溶剂分子在石墨电极表面不能形成稳定的SEI膜，其随同溶剂化锂离子一同嵌入石墨层间，造成石墨的剥离，进而破坏了石墨的片层结构，对石墨的性能造成不利的影响，使得电池容量、循环等性能变差。有鉴于此，有必要提供一种可以促进石墨负极成膜的添加剂，有效的提高锂离子电池的初始放电容量、循环寿命和高温性能。 

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种锂离子二次电池电解液。该电解液解决电池在充电过程中，电解液中有机溶剂的还原分解，导致石墨剥离的问题。 

为实现上述目的，本发明的技术方案如下： 

锂离子二次电池电解液，其包括非水有机溶剂和溶解在非水有机溶剂中的锂盐。非水有机溶剂含有质量占非水有机溶剂总质量0.5％-5％的6-三甲基硅基吡喃酮；所述6-三甲基硅基吡喃酮的结构式如下式所示： 

如前所述的锂离子二次电池电解液，所述锂盐为1M LiPF₆。 

本发明在锂离子二次电池电解液中添加了含有上述分子结构式的6-三甲基硅基吡喃酮添加剂后，由于该添加剂具有较高的还原电位，在首次充电过程中能够形成一层致密、稳定的固态电解质钝化膜(SEI)，可以有效的抑制碳酸丙烯酯(PC)对石墨的共嵌，有效的 提高电池的初始放电容量、循环寿命和高低温性能，有效解决电池在充电过程中石墨剥离的问题。 

具体实施方式

以下结合实施例和对比例对本发明作进一步的阐述。 

本发明锂离子二次电池，包括正极片、负极片、间隔于相邻正负极片之间的隔离膜以及电解液。 

所述正极片的制备方法是：将钴酸锂、导电剂SuperP、粘接剂PVDF按质量比96：2.0：2.0混合均匀制成一定粘度的锂离子二次电池正极浆料，涂布在集流体铝箔上，其涂布量为0.0194g/cm²，在85℃下烘干后进行冷压；然后进行切边、裁片、分条后，分条后在真空条件下85℃烘干4小时，焊接极耳，制成满足要求的锂离子二次电池正极。 

所述负极片的制备方法是：将石墨与导电剂SuperP、增稠剂CMC、粘接剂SBR按质量比96.5：1.0：1.0：1.5制成浆料，涂布在集流体铜箔上并在85℃下烘干，涂布量为0.0089g/cm²；进行切边、裁片、分条后，分条后在真空条件下110℃烘干4小时，焊接极耳，制成满足要求的锂离子二次电池负极。 

所述的隔离膜采用Celgard2400。 

本发明锂离子二次电池电解液的非水有机溶剂含有有机砜类化合物、磺酸酯类化合物、卤代环状碳酸酯类化合物、碳酸亚烯烃基化合物、氰基化合物中的其中一种或两种以上的混合物；还含有环状碳酸酯和链状碳酸酯，可以选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、丁基内酯、碳酸丁烯酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二乙酯或碳酸乙丙酯其中一种或两种以上的混合物。 

本发明使用的添加剂为6-三甲基硅基吡喃酮4(TMSP)是通过以 下路线合成的： 

合成步骤： 

(1)白色固体化合物2的合成