一種包含氟基表面活性劑的非水鋰電池電解液的制作方法
【專利摘要】本發明屬于電池技術領域，涉及非水鋰電池電解液，尤其涉及一種包含氟基表面活性劑的非水鋰電池電解液，包括鋰鹽，碳酸酯類、醚類有機溶劑，表面活性劑和功能性添加劑；本發明中的非水鋰電池電解液選用的表面活性劑為氟基表面活性劑，該化合物含有“F?C”共價鍵，具有較低的極性，具有高表面活性，高熱穩定性、高化學穩定性且憎水憎油的特性；即氟基表面活性劑能夠較好的改善電解液與電極之間的界面性能，縮短浸潤時間減少阻抗提高容量且不影響其他性能。
【專利說明】
一種包含氟基表面活性劑的非水鋰電池電解液
技術領域
[0001] 本發明屬于鋰電池技術領域，涉及非水鋰電池電解液，尤其涉及一種包含氟基表 面活性劑的非水鋰電池電解液。
【背景技術】
[0002] 隨著鋰電池的技術發展及商業化普及，鋰電池被廣泛應用于消費類產品、數碼類 產品、動力產品、醫療和安防等方面。鋰電池包括正極、負極和隔膜。當注入含有LiPF6等鋰 鹽的電解液后，電池充電時，正極材料將鋰離子釋放并穿過隔膜嵌入負極的碳層上；電池放 電時，負極碳層將鋰離子釋放并穿過隔膜重新回到正極上。
[0003] 電解液在電池正極負極之間移動鋰離子起媒介作用。電解液應該有合適的電化學 窗口并能夠快速轉移鋰離子。環狀碳酸酯具有較大的極性，能夠較好的分離鋰，但較高的粘 度制約鋰離子的迀移。混合低極性、低粘度的線性碳酸酯能夠降低含有環狀碳酸酯的電解 液的粘度。當追求高性能時，高粘度的環狀碳酸(EC、PC)不可缺少。普通電解液滲透電極活 性材料時需要較長的浸潤時間，浸潤時間過短會造成電池的電阻偏大從而影響電池的容量 及循環性能。
【發明內容】
[0004] 本發明針對上述電解液中的缺陷，提供一種包含氟基表面活性劑的非水鋰電池電 解液。
[0005] 為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為，本發明提供了一種包含氟基表面 活性劑的非水鋰電池電解液，其特征在于，所述非水鋰電池電解液按重量份數包括： 鋰鹽 3-20份;
[0006] 碳酸酯類、醚類有機溶劑 50-90份； 表面活性劑 2-10份;
[0007] 功能性添加劑 4-丨2份；
[0008] 所述表面活性劑為氟基表面活性劑，所述氟基表面活性劑的結構式為：
[0009]
[0010] 作為優選，所述非水鋰電池電解液按重量份數包括： 鋰鹽 15份; 碳酸酯類、醚類有機溶劑 80份，
[0011] 氟基表面活性劑 g份:; 功能性添加劑 IQ份。
[0012] 作為優選，所述鋰鹽為四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、六氟砷酸鋰、無水高氯酸鋰、二 (三氟甲基磺酸酰)亞胺鋰、三氟甲基磺酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰和二草酸硼 酸鋰中的一種或幾種。
[0013] 作為優選，所述碳酸酯類有機溶劑為環狀碳酸酯類和鏈狀碳酸酯類化合物，所述 醚類有機溶劑為四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3_二氧環戊烷、二甲氧甲烷、1，2_二甲氧乙 烷和二甘醇二甲醚中的一種或幾種。
[0014] 作為優選，所述環狀碳酸酯類化合物為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁內酯和碳 酸亞丁酯中的一種或幾種，所述鏈狀碳酸酯類化合物為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙 酯、碳酸甲基乙基酯、碳數為3-8的直鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一 種或幾種。
[0015] 作為優選，所述功能性添加劑為聯苯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸 乙烯酯、1，3-丙磺酸內酯、1，4_ 丁磺酸內酯、1，3-(1-丙烯)磺內酯、亞硫酸乙烯酯、硫酸乙烯 酯、環己基苯、叔丁基苯、叔戊基苯和丁二氰中的一種或幾種。
[0016] 作為優選，所述非水鋰電池電解液主要應用于一次鋰電池或二次鋰電池中。
[0017] 與現有技術相比，本發明的優點和積極效果在于，
[0018] 本發明中的非水鋰電池電解液選用的表面活性劑為氟基表面活性劑，該化合物含 有"F-C1'共價鍵，具有較低的極性，具有高表面活性，高熱穩定性、高化學穩定性且憎水憎油 的特性；即氟基表面活性劑能夠較好的改善電解液與電極之間的界面性能，縮短浸潤時間 減少阻抗提高容量且不影響其他性能。
【附圖說明】
[0019] 為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用 的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領 域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的 附圖。
[0020] 圖1為使用實施例6中2種電解液的石墨/錳酸鋰電池的IC倍率下的循環性能。
【具體實施方式】
[0021] 為了能夠更清楚地理解本發明的上述目的、特征和優點，下面結合附圖和實施例 對本發明做進一步說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請的實施例及實施例中的 特征可以相互組合。
[0022] 在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本發明，但是，本發明還可 以采用不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本發明并不限于下面公開說明書的具體 實施例的限制。
[0023] 本實施例主要是按照權利要求2中的最優配比，來進行撰寫比較例和具體的實施 例。
[0024] 比較例1-5
[0025]配制含有IM LiPF6(鋰鹽）的質量份數為1:1:1的碳酸乙烯酯（環狀碳酸酯類化合 物）、碳酸二甲酯(鏈狀碳酸酯類化合物)和碳酸二乙酯(功能性添加劑)的電解液。將配置好 的電解液注入購置的NCM三元電池。分別測試在注液后21 1，411，811，1211，2411的電阻（具體數 據見表1);測試完電阻后進行首次充放電測試，記錄首次放電容量及化成效率(具體數據見 表2)。
[0026] 實施例1-5
[0027]在比較例1-5中配制的電解液中加入0.01 %氟基表面活性劑。將配置好的電解液 注入購置的與比較例中同種的NCM三元電池。分別測試在注液后2h，4h，8h，12h，24h的電阻 (具體數據見表1);測試完電阻后進行首次充放電測試，記錄首次放電容量及化成效率(具 體數據見表2)。
[0032] 表 2
[0033] 從實施例與比較例可以看出，使用這種氟基表面活性劑的電解液能夠減少浸潤時 間，改善電解液與電極之間的界面性能。
[0034] 實施例6
[0035] 空白電芯使用電解液:配制含有IM LiPF6,0.1M VC的質量份數為1:1:1的碳酸乙 烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的電解液。
[0036] 實施電芯使用電解液:配制含有IM LiPF6,0.1M VC的質量份數為1:1:1的碳酸乙 烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的電解液，然后將配制的電解液加入wtO. 1%的氟基表面活 性劑酸鋰。
[0037] 如圖1所示，圖1是使用上述2種電解液的石墨/錳酸鋰電池的IC倍率下的循環性 能。
[0038] 從圖中可以看出，使用這種氟基表面活性劑酸鋰的電解液對電池的容量和循環性 能都有所改善。
[0039] 以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例應用于其它領域，但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質 對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
【主權項】
1. 一種包含氣基表面活性劑的非水裡電池電解液，其特征在于，所述非水裡電池電解 液按重量份數包括：所述表面活性劑為氣基表面活性劑，所述氣基表面活性劑的結構式為：2. 根據權利要求1所述的一種包含氣基表面活性劑的非水裡電池電解液，其特征在于， 所述非水裡電池電解液按重量份數包括：3. 根據權利要求2所述的一種包含氣基表面活性劑的非水裡電池電解液，其特征在于， 所述裡鹽為四氣棚酸裡、六氣憐酸裡、六氣神酸裡、無水高氯酸裡、二(=氣甲基橫酸酷)亞 胺裡、=氣甲基橫酸裡、雙氣草酸棚酸裡、雙氣橫酷亞胺裡和二草酸棚酸裡中的一種或幾 種。4. 根據權利要求3所述的一種包含氣基表面活性劑的非水裡電池電解液，其特征在于， 所述碳酸醋類有機溶劑為環狀碳酸醋類和鏈狀碳酸醋類化合物，所述酸類有機溶劑為四氨 巧喃、2-甲基四氨巧喃、1,3-二氧環戊燒、二甲氧甲燒、1,2-二甲氧乙燒和二甘醇二甲酸中 的一種或幾種。5. 根據權利要求4所述的一種包含氣基表面活性劑的非水裡電池電解液，其特征在于， 所述環狀碳酸醋類化合物為碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、丫-下內醋和碳酸亞下醋中的一種或 幾種，所述鏈狀碳酸醋類化合物為碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳酸二丙醋、碳酸甲基乙基醋、 碳數為3-8的直鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸醋衍生物中的一種或幾種。6. 根據權利要求5所述的一種包含氣基表面活性劑的非水裡電池電解液，其特征在于， 所述功能性添加劑為聯苯、碳酸亞乙締醋、碳酸乙締亞乙醋、氣代碳酸乙締醋、1,3-丙橫酸 內醋、1,4-下橫酸內醋、1,3-(1-丙締)橫內醋、亞硫酸乙締醋、硫酸乙締醋、環己基苯、叔下 基苯、叔戊基苯和下二氯中的一種或幾種。7. 根據權利要求6所述的一種包含氣基表面活性劑的非水裡電池電解液，其特征在于， 所述非水裡電池電解液應用于一次裡電池或二次裡電池中。
【文檔編號】H01M10/0567GK105914398SQ201610327899
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】劉永, 劉子磊, 任海, 任加興, 趙志華
【申請人】山東海容電源材料有限公司