電解液及鋰離子電池的制作方法
1.本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，涉及一種電解液及鋰離子電池。
背景技術(shù)：
2.目前，鋰離子電池已廣泛應(yīng)用于汽車、手機(jī)等技術(shù)產(chǎn)品。商業(yè)化的鋰離子電池以石墨為負(fù)極材料，其容量發(fā)揮已經(jīng)接近石墨理論值(372mah/g)，很難通過對石墨進(jìn)行處理而高幅度地提升鋰離子電池的容量。本領(lǐng)域技術(shù)人員注意到，鋰金屬的理論比容量高達(dá)3860mah/g，電極電位低至-3.04v，因此，發(fā)展以金屬鋰作為負(fù)極的鋰離子電池逐漸成為未來的發(fā)展方向。
3.然而，限制鋰金屬負(fù)極的鋰離子電池發(fā)展的因素有兩個(gè)：(1)鋰金屬電極在循環(huán)過程中容易產(chǎn)生鋰枝晶，鋰枝晶容易刺穿電芯的隔膜，導(dǎo)致電池出現(xiàn)短路現(xiàn)象；(2)鋰金屬表面積大、活性高，易與電解液劇烈反應(yīng)，導(dǎo)致金屬鋰表面sei膜持續(xù)重組，消耗電解液和活性鋰，會導(dǎo)致循環(huán)效率降低，縮短電池循環(huán)壽命。因此，如何有效改善金屬鋰電極表面性質(zhì)、抑制鋰枝晶的生長是發(fā)展采用鋰金屬負(fù)極的鋰離子電池迫切需要解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
4.針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種電解液，所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述添加劑包括第一添加劑，所述第一添加劑包括如式(1)所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物，
[0005][0006]
其中，r1和r2分別獨(dú)立地選自不飽和度為0至6，鹵素原子為0至2且碳原子數(shù)為1至15的第一取代基，所述第一取代基選自烷基、烯基、酯基、氨基、硅基或芳基中的任意一種，r3和r4分別獨(dú)立地選自h或不飽和度為0至4且碳原子數(shù)為0至7的第二取代基，所述第二取代基選自烷基、羰基或吡啶基中的任意一種。
[0007]
本發(fā)明的目的之二在于提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極、負(fù)極和如目的之一所述的電解液。
[0008]
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0009]
本發(fā)明選用環(huán)狀磺酰胺衍生物作為電解液添加劑，有效改善了鋰金屬電極表面性質(zhì)，抑制了鋰枝晶生長。提高了鋰離子電池的循序性能和存儲性能，在45℃循環(huán)500圈容量保持率可以高達(dá)92％以上，60℃存儲30天體積膨脹率可以低至4.1％以下。
具體實(shí)施方式
[0010]
本發(fā)明提供一種電解液，所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述添加劑包括第一添加劑，所述第一添加劑包括如式(1)所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物，
[0011][0012]
其中，r1和r2分別獨(dú)立地選自不飽和度為0至6，其中不飽和度可以是0、1、2、3、4、5或6等、鹵素原子為0至2且碳原子數(shù)為1至15的第一取代基，其中所述碳原子數(shù)可以是1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15，所述第一取代基選自烷基、烯基、酯基、氨基、硅基或芳基中的任意一種，r3和r4分別獨(dú)立地選自h或不飽和度為0至4且碳原子數(shù)為0至7的第二取代基，其中，所述不飽和度可以是0、1、2、3或4等，所述碳原子數(shù)可以是0、1、2、3、4、5、6或7等，所述第二取代基選自烷基、羰基或吡啶基中的任意一種。上述各數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0013]
本發(fā)明采用如式1所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物，在電池循環(huán)中，環(huán)狀磺酰胺衍生物可產(chǎn)生li3n、li2s，無機(jī)鹽類相對于有機(jī)聚合物組成的sei膜，由于其機(jī)械性能表現(xiàn)優(yōu)異，在電池循環(huán)過程中，具有更良好的sei膜的膨脹和收縮性質(zhì)，因此對鋰離子電池性能有改善作用。
[0014]
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一添加劑包括如式1至式8所示的化合物中的任意一種以上的組合。
[0015]
其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：式2和式3所示化合物的組合、式3和式4所示化合物的組合、式4和式5所示化合物的組合、式5和式6所示化合物的組合、式6和式7所示化合物的組合、式7和式8所示化合物或式8和式9的組合等。
[0016][0017]
優(yōu)選為如式2所示的化合物、如式4所示的化合物或如式5所述的化合物中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：式2所示化合物和式4所示
化合物的組合、式4化合物和式5所示化合物的組合或式2和式5所示化合物的組合等。
[0018]
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，以所述電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述第一添加劑占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％至15％，其中所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以是0.2％、0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％或12％等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用，優(yōu)選為0.2％至10％。
[0019]
根據(jù)本發(fā)明的鋰離子電池，如果第一添加劑在電解液中質(zhì)量百分比過低，則鋰離子電池工作過程中產(chǎn)生的so2氣體含量較低，無法有效改善鋰金屬電極表面的性質(zhì)；而添加劑(i)含量過高，則會導(dǎo)致電解液體系粘度增大，影響電池內(nèi)部鋰離子傳導(dǎo)。
[0020]
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述添加劑還包括第二添加劑，所述第二添加劑包括環(huán)狀酯類添加劑。
[0021]
所述環(huán)狀酯類添加劑包括環(huán)狀碳酸酯類添加劑、環(huán)狀磺酸內(nèi)酯類添加劑或環(huán)狀硫酸酯類添加劑中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：環(huán)狀碳酸酯類添加劑和環(huán)狀磺酸內(nèi)酯類添加劑的組合、環(huán)狀磺酸內(nèi)酯類添加劑和環(huán)狀硫酸酯類添加劑的組合或環(huán)狀碳酸酯類添加劑和環(huán)狀硫酸酯類添加劑的組合等。
[0022]
所述環(huán)狀碳酸酯類添加劑包括碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或碳酸乙烯亞乙酯中任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：碳酸亞乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯的組合、氟代碳酸乙烯酯和碳酸乙烯亞乙酯的組合或碳酸亞乙烯酯和碳酸乙烯亞乙酯的組合等。
[0023]
所述環(huán)狀磺酸內(nèi)酯類添加劑包括1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯和/或1,3-丙烯磺酸內(nèi)酯。
[0024]
所述環(huán)狀硫酸酯類添加劑包括硫酸乙烯酯和/或硫酸丙烯酯。
[0025]
以所述電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述第二添加劑占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％至20％，其中所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以是0.05％、0.1％、0.5％、1％、2％、4％、6％、8％、10％、12％、14％、16％、18％或20％等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0026]
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞丙酯或碳酸二乙酯中任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：碳酸乙烯酯和碳酸二甲酯的組合、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的組合、碳酸甲乙酯和碳酸亞丙酯的組合或碳酸亞丙酯和碳酸二乙酯的組合等。
[0027]
以所述電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述有機(jī)溶劑占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％至85％，其中所述質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以是60％、62％、64％、66％、68％、70％、72％、74％、76％、78％、80％、82％、84％或85％等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0028]
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鋰鹽包括lipf6、libf4、lifsi、litfsi、libob、liodfp、liodfb、lipo2f2或cf3so3li中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：lipf6和libf4的組合、libf4和lifsi的組合、lifsi和litfsi的組合、litfsi和libob的組合、liodfp和liodfb的組合、liodfb和lipo2f2的組合或lipo2f2和cf3so3li的組合等。
[0029]
所述鋰鹽在所述電解液中的濃度為0.1mol/l至2mol/l，其中所述濃度可以是0.1mol/l、0.2mol/l、0.4mol/l、0.6mol/l、0.8mol/l、1.0mol/l、1.2mol/l、1.4mol/l、
1.6mol/l、1.8mol/l或2mol/l等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0030]
本發(fā)明提供一種如目的之一所述的電解液的制備方法，所述制備方法包括：
[0031]
將磺酰氯和乙二胺在溶劑中混合后，加入碳酸氫鈉，萃取，提純后將產(chǎn)物溶于dmf溶液中，加入碳酸鈉及對應(yīng)的取代基鹵化物，60℃加熱8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，旋蒸過量的dmf溶劑，采用二氯甲烷和水進(jìn)行萃取，對萃取液進(jìn)行蒸餾得到第一添加劑。
[0032]
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述溶劑包括二氯甲烷。
[0033]
所述磺酰氯和乙二胺的當(dāng)量比為1:(1至1.5)，其中所述當(dāng)量比可以是1:1、1:1.1、1:1.2、1:1.3、1:1.4或1:1.5等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0034]
所述混合包括加熱，所述加熱的溫度為55℃至65℃，其中所述溫度可以是55℃、56℃、57℃、58℃、59℃、60℃、61℃、62℃、63℃、64℃或65℃等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0035]
所述加熱的時(shí)間為10h至15h，其中所述時(shí)間可以是10h、11h、12h、13h、14h或15h等，但不僅限于所列舉的數(shù)值，該數(shù)值范圍內(nèi)其他未列舉的數(shù)值同樣適用。
[0036]
所述萃取采用的萃取劑為二氯甲烷與水。
[0037]
所述萃取液為二氯甲烷組分。
[0038]
所述蒸餾可以為旋蒸。
[0039]
本發(fā)明還提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池包括正極、負(fù)極和如上文所述的電解液。
[0040]
作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述正極包括正極集流體和涂覆于所述正極集流體上的正極活性材料，所述正極活性材料包括鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳錳氧化物、鋰鎳鈷錳氧化物或鋰鎳鈷鋁氧化物中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：鋰鈷氧化物和鋰鎳氧化物的組合、鋰鎳氧化物和鋰錳氧化物的組合、鋰錳氧化物和鋰鎳錳氧化物的組合、鋰鎳錳氧化物和鋰鎳鈷錳氧化物的組合或鋰鎳鈷錳氧化物和鋰鎳鈷鋁氧化物的組合等。
[0041]
所述負(fù)極包括負(fù)極集流體和涂覆于所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括鋰合金片層和/或金屬鋰片層。
[0042]
所述鋰合金片層包括li-sn合金、li-sn-o合金、li-mg合金、li-b合金或li-al合金中的任意一種或至少兩種的組合，其中所述組合典型但非限制性實(shí)例有：li-sn合金和li-sn-o合金的組合、li-sn-o合金和li-mg合金的組合、li-mg合金和li-b合金的組合或li-b合金和li-al合金的組合等。
[0043]
本發(fā)明所述的數(shù)值范圍不僅包括上述例舉的點(diǎn)值，還包括沒有例舉出的上述數(shù)值范圍之間的任意的點(diǎn)值，限于篇幅及出于簡明的考慮，本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點(diǎn)值。
[0044]
下面通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
[0045]
實(shí)施例1
[0046]
本實(shí)施例提供了一種電解液，電解液包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑。
[0047]
其中，有機(jī)溶劑碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，且碳酸乙烯酯、碳酸甲乙
酯和碳酸二乙酯的質(zhì)量比為3:5:2。
[0048]
鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為1mol/l。
[0049]
添加劑包括環(huán)狀磺酰胺衍生物和環(huán)狀酯類添加劑，其中，環(huán)狀磺酰胺衍生物如式2所示。
[0050][0051]
環(huán)狀酯類添加劑為碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、硫酸乙烯酯。以電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述如式2所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％、碳酸亞乙烯酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.5％和硫酸乙烯酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％。
[0052]
其中，包含如式2所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的制備方法如下：
[0053]
將磺酰氯和乙二胺在溶劑中混合后，加入碳酸氫鈉，萃取后對萃取液進(jìn)行蒸餾得到如上式2所示的添加劑作為第一添加劑將磺酰氯和乙二胺在溶劑中混合后，加入碳酸氫鈉，萃取，提純后將產(chǎn)物溶于dmf溶液中，加入碳酸鈉及對應(yīng)的取代基鹵化物(cas:74-88-4和氯甲酸叔丁酯cas:24608-52-4，當(dāng)量比1：1)，60℃加熱8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，旋蒸過量的dmf溶劑，采用二氯甲烷和水進(jìn)行萃取，對萃取液進(jìn)行蒸餾得到如式2所示的第一添加劑。
[0054]
實(shí)施例2
[0055]
本實(shí)施例提供一種電解液同樣包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑。
[0056]
其中，有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，其中，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的質(zhì)量比為3:5:2。
[0057]
鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為0.5mol/l。
[0058]
添加劑包括環(huán)狀磺酰胺衍生物和環(huán)狀酯類添加劑，其中，環(huán)狀磺酰胺衍生物如式4所示。
[0059][0060]
環(huán)狀酯類添加劑為碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯。以電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述如式4所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01％、碳酸亞乙烯酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.025％、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.025％。
[0061]
包含如式4所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的制備方法如下：
[0062]
將磺酰氯和乙二胺在溶劑中混合后，加入碳酸氫鈉，萃取后對萃取液進(jìn)行蒸餾得到如上添加劑作為第一添加劑將磺酰氯和乙二胺在溶劑中混合后，加入碳酸氫鈉，萃取，提純后將產(chǎn)物溶于dmf溶液中，加入碳酸鈉及乙醛cas:75-07-0，60℃加熱8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，旋蒸過量的dmf溶劑，采用二氯甲烷和水進(jìn)行萃取，對萃取液進(jìn)行蒸餾得到如式4所示的第一添加劑。。
[0063]
實(shí)施例3
[0064]
本實(shí)施例提供一種鋰離子電池電解液同樣包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑。
[0065]
其中，有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，且碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的質(zhì)量比為3:5:2。
[0066]
鋰鹽為六氟磷酸鋰，濃度為2mol/l。
[0067]
添加劑包括環(huán)狀磺酰胺衍生物和環(huán)狀酯類添加劑，其中，環(huán)狀磺酰胺衍生物如式5所示。
[0068][0069]
環(huán)狀酯類添加劑為碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯。以電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述如式5所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％、碳酸亞乙烯酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％和硫酸乙烯酯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％。
[0070]
其中，包含如式5所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的制備方法如下：
[0071]
將磺酰氯和乙二胺在溶劑中混合后，加入碳酸氫鈉，萃取后對萃取液進(jìn)行蒸餾得到如上添加劑作為第一添加劑將磺酰氯和乙二胺在溶劑中混合后，加入碳酸氫鈉，萃取，提純后將產(chǎn)物溶于dmf溶液中，加入碳酸鈉及三甲基氯硅烷cas:75-77-4，60℃加熱8小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后，旋蒸過量的dmf溶劑，采用二氯甲烷和水進(jìn)行萃取，對萃取液進(jìn)行蒸餾得到第一添加劑。
[0072]
實(shí)施例4
[0073]
本實(shí)施例除將如式2所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)替換為0.3％外，并適應(yīng)性調(diào)整非水溶劑用量使電解液總量為100％，其他條件均與實(shí)施例1相同。
[0074]
實(shí)施例5
[0075]
本實(shí)施例除將如式2所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)替換為5％外，并適應(yīng)性調(diào)整非水溶劑用量使電解液總量為100％，其他條件均與實(shí)施例1相同。
[0076]
實(shí)施例6
[0077]
本實(shí)施例除將如式2所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)替換為10％外，并適應(yīng)性調(diào)整非水溶劑用量使電解液總量為100％，其他條件均與實(shí)施例1相同。
[0078]
實(shí)施例7
[0079]
本實(shí)施例除將如式2所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)替換為18％外，并適應(yīng)性調(diào)整非水溶劑用量使電解液總量為100％，其他條件均與實(shí)施例1相同。
[0080]
實(shí)施例8
[0081]
本實(shí)施例除不添加環(huán)狀酯類添加劑外，并適應(yīng)性調(diào)整非水溶劑用量使電解液總量為100％，其他條件均與實(shí)施例1相同。
[0082]
對比例1
[0083]
本對比例除不添加如式2所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物外，并適應(yīng)性調(diào)整非水溶劑用量使電解液總量為100％，其他條件均與實(shí)施例1相同。
[0084]
對比例2
[0085]
本對比例除將如式2所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物替換為如式10所示的環(huán)上僅含有一個(gè)n取代基的化合物，其他條件均與實(shí)施例1相同。
[0086][0087]
實(shí)施例1至8和對比例1至2中電解液的制備方法如下：
[0088]
電解液在手套箱中配制，在手套箱中氮?dú)夂繛?9.999％，實(shí)際氧含量為0.1ppm，水分含量為0.1ppm。以非水電解液的總質(zhì)量為100％計(jì)，將質(zhì)量比為3:5:2的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯電池級有機(jī)溶劑混合均勻后，將充分干燥后的鋰鹽加入上述非水溶劑，并加入添加劑，調(diào)節(jié)鋰鹽的濃度，配制成實(shí)施例1至8和對比例1至3對應(yīng)的鋰離子電池非水電解液。
[0089]
鋰離子電池的制備方法如下：
[0090]
將正極活性物質(zhì)lini
0.5
mn
1.5
o4、導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑聚偏二氟乙烯按質(zhì)量比95:3:2在n-甲基吡咯烷酮溶劑體系中充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝螅扛灿阡X箔上烘干、冷壓，得到正極極片，其壓實(shí)密度為3.5g/cm3。
[0091]
將負(fù)極活性物質(zhì)石墨、導(dǎo)電劑乙炔黑、粘結(jié)劑丁苯橡膠、增稠劑碳甲基纖維素鈉按照質(zhì)量比96:2:1:1在去離子水溶劑體系中充分?jǐn)嚢杌旌暇鶆蚝螅扛灿阢~箔上烘干、冷壓，得到負(fù)極極片，其壓實(shí)密度為1.65g/cm3。
[0092]
以厚度9μm的聚乙烯作為基膜，并在基膜上涂覆厚度為3μm納米氧化鋁涂層，得到隔膜。
[0093]
將正極極片、隔膜、負(fù)極極片按順序疊好，使隔膜處于正極極片和負(fù)極極片中間起到隔離的作用，并疊片得到裸電芯。
[0094]
將裸電芯裝入鋁塑膜，然后在80℃下烘烤除水后，注入實(shí)施例1至8和對比例1至2相應(yīng)的電解液并封口，之后經(jīng)過靜置、熱冷壓、化成、夾具、分容等工序，獲得實(shí)施例1至8和對比例1至2對應(yīng)的成品軟包裝鋰離子二次電池。
[0095]
接著對各實(shí)施例及對比例進(jìn)行如下性能測試。
[0096]
一、45℃下高溫循環(huán)的容量保持率
[0097]
在45℃下，將鋰離子電池以1c倍率恒流充電至5v，然后以5v恒壓充電至電流小于0.05c，擱置10min后，以1c恒流放電至2.8v，測試此時(shí)鋰離子電池的放電容量，為首次循環(huán)的放電容量；按照上述條件電池進(jìn)行多次循環(huán)，分別計(jì)算得出電池循環(huán)1000次的容量保持率。按照以下公式計(jì)算相對于循環(huán)后的容量保持率。
[0098]
容量保持率(％)＝(對應(yīng)循環(huán)1000圈的放電容量/首次循環(huán)的放電容量)
×
100％。
[0099]
二、60℃高溫存儲30天的體積膨脹率
[0100]
在25℃下，將鋰離子電池以1c恒流充電至5v，然后恒壓充電至電流為0.05c，測試鋰離子電池的體積并記為v0。再將滿充狀態(tài)的電池置于60℃烘箱中存儲30天，測試存儲后的體積并記為v1，按照以下公式計(jì)算相對于存儲前的鋰離子電池的體積膨脹率。
[0101]
體積膨脹率(％)＝(v1-v0)/v0
×
100％。
[0102]
對實(shí)施例1至8和對比例1至2中制備得到的鋰離子二次電池進(jìn)行45℃下高溫循環(huán)的容量保持率和60℃高溫存儲30天的體積膨脹率，測試結(jié)果如下述表格所示：
[0103]
表1
[0104] 45℃循環(huán)500圈的容量保持率60℃存儲30天的體積膨脹率實(shí)施例190.2％4.3實(shí)施例292.3％4.1％實(shí)施例389.1％5.6％
[0105]
通過表1可知：本發(fā)明電解液通過加入0.2％至15％的式(1)化合物可以有效改善鋰金屬電極的界面性質(zhì)，抑制鋰枝晶生長，提升鋰離子電池的高溫循環(huán)性能和高溫存儲性能。
[0106]
表2
[0107] 45℃循環(huán)500圈的容量保持率60℃存儲30天的體積膨脹率實(shí)施例190.2％4.3％實(shí)施例487.4％7.8％實(shí)施例589.9％7.3％實(shí)施例685.2％9.6％實(shí)施例782.3％10.8％
[0108]
通過表2可知：隨著環(huán)狀磺酰胺衍生物的添加量增加，鋰離子電池的性能會先升高后下降。當(dāng)環(huán)狀磺酰胺衍生物的添加量過多，鋰離子電池的性能進(jìn)一步惡化。
[0109]
表3
[0110] 45℃循環(huán)500圈的容量保持率60℃存儲30天的體積膨脹率實(shí)施例190.2％4.3％實(shí)施例886.1％6.5％
[0111]
通過表3可知：當(dāng)不添加環(huán)狀酯類添加劑，電池的循環(huán)容量保持率會有所下降，存儲的體積膨脹率也會有所提高。說明環(huán)狀磺酰胺衍生物與環(huán)狀酯類添加劑配合使用，使得電芯的高溫循序性能和高溫存儲性能會有一個(gè)綜合的提升，需要二者搭配使用，來提升鋰離子電池的性能。
[0112]
表4
[0113] 45℃循環(huán)500圈的容量保持率60℃存儲30天的體積膨脹率實(shí)施例190.2％4.3％對比例180.3％12.6％對比例279.8％17.4％
[0114]
通過表4可知：不添加環(huán)狀磺酰胺衍生物，電池的循環(huán)和存儲性能會有大幅度下降，說明了環(huán)狀磺酰胺衍生物對性能提升及sei膜穩(wěn)定構(gòu)建的重要作用。當(dāng)環(huán)狀磺酰胺衍生物替換為苯環(huán)上僅含有一個(gè)n取代基的化合物后，電池的循序性能和存儲性能均下降，一方面由于環(huán)上氨基的氫帶有弱酸性，對體系不利，另一方面其能形成有效的li3n和li2s的無機(jī)成分較少，性能不如環(huán)狀磺酰胺。
[0115]
以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保
護(hù)范圍之內(nèi)。
技術(shù)特征：
1.一種電解液，其特征在于，所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述添加劑包括第一添加劑，所述第一添加劑包括如式(1)所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物，其中，r1和r2分別獨(dú)立地選自不飽和度為0至6、鹵素原子為0至2且碳原子數(shù)為1至15的第一取代基，所述第一取代基選自烷基、烯基、酯基、氨基、硅基或芳基中的任意一種，r3和r4分別獨(dú)立地選自h或不飽和度為0至4且碳原子數(shù)為0至7的第二取代基，所述第二取代基選自烷基、羰基或吡啶基中的任意一種。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述第一添加劑包括如式2至式9所示的化合物中的任意一種以上的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，以所述電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述第一添加劑占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％至15％。4.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電解液，其特征在于，所述添加劑還包括第二添加劑，所述第二添加劑包括環(huán)狀酯類添加劑，所述環(huán)狀酯類添加劑包括環(huán)狀碳酸酯類添加劑、環(huán)狀磺酸內(nèi)酯類添加劑或環(huán)狀硫酸酯類添加劑中的任意一種或至少兩種的組合，以所述電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述第二添加劑占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％至20％。5.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電解液，其特征在于，所述有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亞丙酯或碳酸二乙酯中任意一種或至少兩種的組合，以所述電解液的質(zhì)量為100％計(jì)，所述有機(jī)溶劑占所述電解液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60％至85％。6.根據(jù)權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電解液，其特征在于，所述鋰鹽包括lipf6、libf4、lifsi、litfsi、libob、liodfp、liodfb、lipo2f2或cf3so3li中的任意一種或至少兩種的組合，所述鋰鹽在所述電解液中的濃度為0.1mol/l至2mol/l。7.一種鋰離子電池，其特征在于，所述鋰離子電池包括正極、負(fù)極和如權(quán)利要求1至6任
一項(xiàng)所述的電解液。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的鋰離子電池，其特征在于，所述正極包括正極集流體和涂覆于所述正極集流體上的正極活性材料，所述正極活性材料包括鋰鈷氧化物、鋰鎳氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳錳氧化物、鋰鎳鈷錳氧化物或鋰鎳鈷鋁氧化物中的任意一種或至少兩種的組合，所述負(fù)極包括負(fù)極集流體和涂覆于所述負(fù)極集流體上的負(fù)極活性材料，所述負(fù)極活性材料包括鋰合金片層和/或金屬鋰片層，所述鋰合金片層包括li-sn合金、li-sn-o合金、li-mg合金、li-b合金或li-al合金中的任意一種或至少兩種的組合。
技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種電解液及鋰離子電池。所述電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述添加劑包括第一添加劑，所述第一添加劑包括如式1所示的環(huán)狀磺酰胺衍生物，式1，其中，R1和R2分別獨(dú)立地選自不飽和度為0至6、鹵素原子為0至2且碳原子數(shù)為1至15的第一取代基，所述第一取代基選自烷基、烯基、酯基、氨基、硅基或芳基中的任意一種，R3和R4分別獨(dú)立地選自H或不飽和度為0至4且碳原子數(shù)為0至7的第二取代基，所述第二取代基選自烷基、羰基或吡啶基中的任意一種。本發(fā)明選用環(huán)狀磺酰胺衍生物作為電解液添加劑，有效改善了鋰離子電池表面性質(zhì)，抑制了鋰枝晶生長。抑制了鋰枝晶生長。
