鋰離子電池及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本申請設及裡離子電池領域，特別的，設及一種裡離子電池及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 裡離子電池在消費電子領域的應用已取得巨大成功，然而，面對日益增長的能源、 環境威脅，發展可用于新能源汽車的動力電池已成為世界共識。對于動力電池，為解決續航 的問題，勢必需要進一步提高電忍能量密度;另外，動力電忍中電解液的安全性和穩定性也 成為重大挑戰。
[0003] 為解決能量密度的問題，人們希望開發出4.40VW上的裡離子電池。但目前使用的 電解液溶劑體系大都包含碳酸乙締醋巧C)、碳酸丙締醋(PC)、碳酸甲乙醋(DEC)等有機碳酸 醋。碳酸醋類的有機溶劑雖然具有廉價、良好的電化學穩定性W及高的介電常數等優點，但 與此同時極高的可燃性也給裡離子電池的安全帶來威脅。
[0004] 諷化合物較碳酸醋類溶劑更難燃燒，著火點和閃點均較高，屬于安全性溶劑，且比 碳酸醋類溶劑具有更寬的電化學窗口，對于發展高能量密度安全性電解液，諷電解液具有 巨大潛力。目前，諷電解液的研究均局限于負極材料LiJisOi沖，但LiJisOu的充放電平臺 電壓大約在1.5V左右，包含Li4Tis化2負極的全電池在提升電壓上并無優勢。因此若將諷化 合物應用在具有低充放電平臺電壓的碳材料上，就能夠得到高電壓安全性電池。但諷化合 物作為電解液溶劑與碳材料電極兼容性不好，即諷電解液無法在碳材料電極表面生成穩定 的固體電解質界面膜(SEI)膜。

【發明內容】

[0005] 為了解決上述問題，本申請人進行了銳意研究，結果發現通過先在負極活性物質 層上形成固體電解質界面(SEI)膜，再注入W諷化合物為溶劑的電解液，使得W諷化合物為 溶劑的電解液能夠在含有碳材料的負極上進行循環，從而得到含有W諷化合物為溶劑的電 解液、含有碳材料的負極W及位于負極活性物質層上的SEI膜的裡離子電池。
[0006] -種裡離子電池，包括負極片和電解液，所述負極片包括含有負極活性材料的負 極活性物質層，所述負極活性材料為碳材料，所述負極活性物質層的表面含有固體電解質 界面膜，所述電解液包括溶劑，所述溶劑為諷化合物，所述諷化合物包含鏈狀諷和環狀諷，
[0007] 所述鏈狀諷選自式I所示的化合物中的至少一種，
[000引
[0009]在所述式I所示的諷化合物中，Ri、化各自獨立地為碳原子數為2~20的燒酸基或碳 原子數為2~20的燒硫酸基，或Ri和R2均選自相同的烷基或者相同的芳基，所述烷基選自碳 原子數為1~20的烷基，所述芳基選自碳原子數為6~26的芳基。
[0010] 需要說明的是，W諷化合物為溶劑的含義為:諷化合物的質量為電解液總質量的 65%~95%。
[0011] 本申請的另一目的在于提供一種由本申請提供的裡離子電池的制備方法，包括注 入所述電解液，其中注入電解液包括W下步驟：
[0012] 步驟（1)、預成膜工藝:將電忍放入包裝殼后，注入所述預注液，靜置后，進行化成， 所述預注液在負極活性物質層的表面形成膜；
[0013] 步驟(2)、二次注液工藝:在經過步驟（1)所述的化成之后，清除殘留的預注液，注 入所述W諷化合物為溶劑的電解液，進行封口。
[0014] 在本申請提供的裡離子電池中，由于電解液中的溶劑為諷化合物，該諷化合物為 環狀諷和鏈狀諷的混合物，且鏈狀諷為弱極性的諷化合物，即諷化合物的取代基相同且對 稱或者諷化合物的取代基選自燒酸基或燒硫酸基，能夠維持固體電解質界面膜的穩定性， 提高了在W碳材料為負極活性材料，例如W石墨為負極活性材料的裡離子電池的安全性， 特別是提高了裡離子電池在4.40VW上高電壓下的安全性。
[0015] 在本申請所提供的裡離子電池的制備方法中，選用所提到的先注入預注液，再將 W諷化合物為溶劑的電解液進行二次注液的工藝，使得預注液先在負極活性物質層的表面 進行有效的成膜，并且形成致密、均勻的SEI膜。選用上述預成膜工藝和二次注液的工藝，能 夠使得W諷化合物為溶劑的電解液能夠運用在含碳材料的負極上，從而得到能在4.40VW 上高電壓下工作的安全性電池。另外，本申請提供的裡離子電池的制備方法簡單，易于操 作，適合大規模的生產應用。
【具體實施方式】
[0016] 下面通過對本申請進行詳細說明，本申請的特點和優點將隨著運些說明而變得更 為清楚、明確。
[0017] 本申請的目的在于提供一種裡離子電池，包括負極片和W諷化合物為溶劑的電解 液，所述負極片包括含有負極活性材料的負極活性物質層，所述負極活性材料為碳材料，所 述負極活性物質層表面含有固體電解質界面(SEI)膜，所述電解液包括溶劑，所述溶劑為諷 化合物，所述諷化合物包括環狀諷和鏈狀諷，所述鏈狀諷選自下述式I所示的化合物中的至 少一種。
[001 引
[0019] 在上述裡離子電池中，所述負極活性物質層是由包含有所述負極活性材料的負極 漿料干燥后形成的，所述負極漿料中還包括粘結劑和導電劑W及溶劑，例如N-甲基化咯燒 酬。
[0020] 在上述式I所示的諷化合物中，虹、化各自獨立地為碳原子數為2~20的燒酸基或碳 原子數為2~20的燒硫酸基，或化和R2均選自相同的烷基或者相同的芳基，所述烷基選自碳 原子數為1~20的烷基，所述芳基選自碳原子數為6~26的芳基。
[0021] 在上述式I中，碳原子數為1~20的烷基，其中烷基的具體種類并不受到具體的限 審IJ，可根據實際需求進行選擇，例如鏈狀烷基和環狀烷基均可，其中鏈狀烷基又包括直鏈燒 基和支鏈烷基，另外，環狀烷基上可W有取代基，也可W不含有取代基。在所述烷基中，烷基 中碳原子數的優選的下限值可為1、3、4、5，烷基中碳原子數的優選的上限值可為3、4、5、6、 7、8、10、12、16、18。
[0022] 優選地，選擇碳原子數為1~10的烷基，進一步優選地，選擇碳原子數為1~6的鏈 狀烷基，碳原子數為3~8的環狀烷基，更進一步優選地，選擇碳原子數為1~4的鏈狀烷基， 碳原子數為5~7的環狀烷基。
[0023] 作為烷基的實例，具體可W舉出：甲基、乙基、正丙基、異丙基、環丙基、正下基、異 下基、仲下基、叔下基、環下基、正戊基、異戊基、叔戊基、新戊基、環戊基、2,2-二甲基丙基、 1-乙基丙基、1-甲基下基、2-甲基下基、正己基、異己基、2-己基、3-己基、環己基、4-甲基環 己基、3-甲基環己基、2-甲基環己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1，1，2-Ξ甲基丙基、3,3-二 甲基下基、正庚基、2-庚基、3-庚基、2-甲基己基、3-甲基己基、4-甲基己基、異庚基、環庚基、 正辛基、環辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十Ξ烷基、十四烷基、十五烷基、十六燒 基、十屯烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基。
[0024] 在上述式I中，碳原子數為6~26的芳基，其中芳基的具體種類并沒有特別的限制， 可根據實際需求進行選擇，例如苯基、苯烷基、至少含有一個苯基的芳基例如聯苯基、稠環 芳控基均可，其中在聯苯基和稠環芳控基上還可W連接有其他取代基團，例如烷基。在所述 芳基中，碳原子數的優選的上限值可為7、8、9、10、12、14、16、18、20、22，芳基中碳原子數的 優選的下限值可為6、7、8、9。
[0025] 在優選的實施方式中，選擇碳原子數為6~16的芳基，進一步優選地，選擇碳原子 數為6~12的芳基，更進一步優選地，選擇碳原子數為6~9的芳基。
[0026] 作為芳基的實施，具體可W舉出：苯基、芐基、聯苯基、對甲苯基、鄰甲苯基、間甲苯 基、對乙苯基、間乙苯基、鄰乙苯基、對異丙基苯基、鄰異丙基苯基、間異丙基苯基、對正下基 苯基、鄰正下基苯基、間正下基苯基、3,5-二甲苯基、2,6-二甲基苯基、3,5-二乙基苯基、2， 6-二乙基苯基、3，5-二異丙苯基、2，6-二異丙苯基、3，5-二正丙苯基、2，6-二正丙苯基、3，5- 二正下苯基、2,6-二正下苯基、3,5-二異下苯基、2,6-二異下苯基、3,5-二叔下苯基、2,6-二 叔下苯基、Ξ苯甲基、1-糞基、2-糞基。
[0027] 在上述式I中，碳原子數為2~20的燒酸基，其中氧原子的個數可為1個，2個，3個或 4個，優選為1個，燒酸基中的烷基部分的具體種類并不受到具體的限制，可根據實際需求進 行選擇，例如鏈狀烷基和環狀烷基均可，其中鏈狀烷基又包括直鏈烷基和支鏈烷基，另外， 環狀烷基上可W有取代基，也可W不含有取代基。作為烷基的實例，具體可W舉出：甲基、乙 基、正丙基、異丙基、環丙基、正Τ基、異Τ基、仲Τ基、叔Τ基、環Τ基、正戊基、異戊基、叔戊 基、新戊基、環戊基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、1-甲基下基、2-甲基下基、正己基、異己 基、2-己基、3-己基、環己基、4-甲基環己基、3-甲基環己基、2-甲基環己基、2-甲基戊基、3- 甲基戊基、1，1，2-Ξ甲基丙基、3,3-二甲基下基、正庚基、2-庚基、3-庚基、2-甲基己基、3-甲 基己基、4-甲基己基、異庚基、環庚基、正辛基、環辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十 Ξ烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十屯烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基。
[0028] 在所述燒酸基中，燒酸基中碳原子數的優選的下限值可為2、3、4、5，燒酸基中碳原 子數的優選的上限值可為3、4、5、6、7、8、10、12、16、18。優選地，選擇碳原子數為2~10的燒 酸基，進一步優選地，選擇碳原子數為2~8燒酸基，更進一步優選地，選擇碳原子數為2~6 的燒酸基。
[0029] 作為燒酸基的實施，具體可W舉出：甲氧基甲基、乙氧基乙基、乙氧基甲基、正丙氧 基正丙基、正丙氧基甲基、正丙氧基乙基、正丙氧基異丙基、正下氧基甲基、正下氧基乙基、 正下氧基正丙基、叔下氧基甲基、叔下氧基乙基、叔下氧基正丙基、叔下氧基異丙基、叔下氧 基正下基、正戊氧基異戊基、正戊氧基環戊基、環戊氧基環戊基、正己氧基正己基、環己氧基 環己基。
[0030] 在上述式I中，碳原子數為2~2