高电压锂离子电池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，尤其涉及一种高电压锂离子电池电解液及其锂离子电池。

背景技术：

1、消费类产品一直伴随着人们的日常生活，其中消费类电池中的核心动力部件锂离子电池而得到世人的关注，钴酸锂电池因为具有较高的质量能而获得数码电池的青睐。电解液作为电池中的重要组成部分，对电池的性能的发挥起着决定性的作用，因此对电解液进行优化以提升电池的性能是非常必要的。当前市场的开发方向为高能量密度，长循环寿命的锂离子电池，这对电解液的开发也带来了诸多挑战，例如：在深度的脱嵌锂电位下，正极材料释放的催化性物质(单线态氧、过渡金属等)在正负极进行穿梭，使得电解液溶剂受到了分解，劣化电池性能，负极开发材料朝着使用硅碳材料，硅碳材料的体积膨胀带来电解液的分解产气等问题，为了改善上述问题，亟需开发一种高电压锂离子电池电解液及其锂离子电池以满足消费类电池发展的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高电压锂离子电池电解液及其锂离子电池，该非水电解液中因含有聚醚改性聚硅氧烷，可以抑制非水电解液的分解，并可部分沉积于正负极表面，进而提升高电压(4.53v)下锂离子电池的高温快充循环性能、低温性能和倍率性能。

2、为实现上述目的，本发明一方面提供了一种高电压锂离子电池电解液及其锂离子电池，包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括聚醚改性聚硅氧烷。

3、与现有技术相比，本发明在非水电解液中引入了聚醚改性聚硅氧烷作为添加剂，能够整体降低电解液的粘度，提升电解液界面处锂离子的传输速度，从而有助于快充性能的发挥，聚醚改性聚硅氧烷物质中含有的甲基硅基官能团，能够结合电解液中的氢氟酸，降低酸性物质对界面成分的刻蚀效应，从而整体提升界面稳定性。聚醚改性聚硅氧烷与其他含甲基硅基化合物相比的有益点在于，其能够在高电压条件下不发生明显的分解反应，同时本身作为一种聚合物，能够部分沉积在硅碳负极界面位置，能够缓解硅碳负极膨胀的应力，这种作用方式不仅提升了硅碳负极界面的稳定性，同时还可以抑制电解液溶剂分解形成的聚合物，可提升高电压钴酸锂匹配硅碳负极的电池的高温快充循环性能，还可使低温和倍率特性得到显著的提升。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，进而提升锂离子电池的高温快充循环性能、低温性能和倍率性能。

4、较佳的，本发明聚醚改性聚硅氧烷选自hy-6085、hy-6086、hy-037、hy-5030、hy-5057、byk-3560、byk-3565和byk-333中的至少一种。

5、较佳的，本发明聚醚改性聚硅氧烷占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的0.05％～2.0％。作为示例地，聚醚改性聚硅氧烷占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

6、较佳的，本发明电解质盐选自六氟磷酸锂(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(lifsi)中的至少一种。

7、较佳的，本发明电解质盐占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的5％～20％。作为示例地，电解质盐占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

8、较佳的，本发明非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸亚丙酯(pc)、碳酸亚丁酯(bc)、碳酸亚戊酯、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、碳酸丙烯酯(pc)、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)、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(dol)、四氢呋喃(thf)、甲基四氢呋喃、二苯醚和冠醚中的至少一种。

9、较佳的，添加剂还包括成膜助剂，所述成膜助剂选自碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、亚硫酸乙烯酯(es)、1,3-丙磺酸内酯(ps)、硫酸乙烯酯(dtd)、己二腈(adn)、丁二腈、1.3.6-己烷三腈(htcn)、醚三腈(cas：2465-93-2)和磷腈中的至少一种。

10、较佳的，本发明成膜助剂占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的0.05％～2.0％。作为示例地，成膜助剂占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的0.05％、0.1％、0.2％、0.4％、0.6％、0.8％、1.0％、1.2％、1.4％、1.6％、1.8％、2.0％，但并不仅限于所列举的数值，上述各数值范围内其他未列举的数值同样适用。

11、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，还包括上述的高电压锂离子电池电解液，且最高充电电压为4.53v。

12、较佳的，正极材料选自钴酸锂。

13、较佳的，负极材料选自硅碳负极材料。

1.一种高电压锂离子电池电解液，包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括聚醚改性聚硅氧烷。

2.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述聚醚改性聚硅氧烷选自hy-6085、hy-6086、hy-037、hy-5030、hy-5057、byk-3560、byk-3565和byk-333中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述聚醚改性聚硅氧烷占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的0.05％～2.0％。

4.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解质盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟二草酸磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解质盐占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的5％～20％。

6.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸亚戊酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、乙酸丁酯、γ-丁内酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯和丁酸乙酯、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、二苯醚和冠醚中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂还包括成膜助剂，所述成膜助剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、己二腈、丁二腈、1.3.6-己烷三腈、醚三腈和磷腈中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的高电压锂离子电池电解液，其特征在于，所述成膜助剂占所述非水有机溶剂、所述电解质盐和所述添加剂质量之和的0.05％～2.0％。

9.一种锂离子电池，包括正极材料和负极材料，其特征在于，还包括权利要求1～8任一项所述的高电压锂离子电池电解液，且最高充电电压为4.53v。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极材料选自钴酸锂。