一种电解液及使用了其的锂离子二次电池制造技术

本发明专利技术提供了一种电解液及使用了其的锂离子二次电池，所述电解液包括锂盐；非水有机溶剂以及添加剂。所述添加剂含有添加剂一和添加剂二，添加剂一为硫酸乙烯酯（DTD），添加剂二为三甲基氟硅烷，分子式Me3SiF，结构式：

An electrolyte and its lithium-ion secondary battery

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及使用了其的锂离子二次电池
本专利技术涉及动力电池
，尤其涉及一种电解液及使用了其的锂离子二次电池。
技术介绍
锂离子电池具有循环寿命长、比能量高、充电时间短、体积小、重量轻等特点，广受人们青睐，已经广泛应用于电子产品中。现如今随着技术的不断发展，用户体验不仅对锂电池的循环性能提出了更高的要求，在恶劣天气下的使用能力也成为了人们重要的考量。在寒冷地区，温度较低，电解液粘度增加，离子迁移率降低，导致电池内阻急剧增加，放电容量损失严重，电池充电析锂窗口减小，稍大的充电电流就可能造成析锂，析出的金属锂枝晶可能会刺穿隔膜，影响电芯安全性能。对车用动力电池来说，低温性能不佳会导致车辆启动困难，行驶距离严重缩减等问题。目前，提升电池低温性能最简洁有效的办法就是在锂离子电池电解液中加入功能添加剂。在日本专利特开平10-189042及特开平11-162511中，记载了向非水电解质电解液中添加环状硫酸酯的方法，但未记载其改善电池低温放电性能的优选添加量，未研究其对电池低温充电析锂窗口的影响，也未提及其与氟代硅烷类衍生物混合提升电池低温性能的记载。另外，中国专利CN106785044A公开了卤代硅烷类衍生物和SEI成膜添加剂混合使用改善电池的倍率性能，直流阻抗性能和过充性能的办法，但该专利未研究这类添加剂组合对锂离子二次电池低温直流阻抗，低温放电性能及低温充电析锂窗口的影响。有鉴于此，有必要提供一种在低温下具有较低的内阻，低温下放电性能良好，且低温充电析锂窗口较宽的锂离子二次电池及其电解液。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种能够降低电池低温DCR，改善电芯低温析锂窗口和低温放电性能的锂离子二次电池用电解液，并使用该电解液制备出一种锂离子二次电池。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种电解液，其特征在于，所述电解液含有添加剂一和添加剂二，所述添加剂一为硫酸乙烯酯（DTD），所述添加剂二为三甲基氟硅烷，分子式Me3SiF，结构式：，具体地，所述添加剂一硫酸乙烯酯（DTD）在锂离子二次电池电解液中的质量百分含量为0.1%～4.0%，优选地，所述添加剂一质量百分含量为0.5%~3.0%，当所述添加剂一含量低于0.5%时，成膜能力不足，导致对电芯性能改善有限，当所述添加剂一含量高于3.0%时，成膜太厚导致锂离子通透性下降，阻抗增加；所述添加剂二Me3SiF在锂离子二次电池电解液中的质量百分含量为0.1%~4.0%，优选地，所述添加剂二质量百分含量为0.3%~2.0%，当所述添加剂二含量低于0.3%时，其对电解液低温电导率的影响不明显，而当所述添加剂二质量浓度高于2.0%时，因三甲基氟硅烷沸点较低，导致电池在使用过程中电解液蒸气压过高，容易引发安全问题；具体地，所述锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiBOB(二草酸硼酸锂)、LiDFOB(二氟草酸硼酸锂)、LiAsF6、LiPO2F2、LiN(CF3SO2)2、LiCF3SO3、LiClO4、LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)、中的一种或几种的组合，其中LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)中的x、y为自然数，所述锂盐摩尔浓度为0.3~2mol/L，这是因为锂盐浓度过低或过高都会引起电解液电导率降低。具体地，所述有机溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯类有机溶剂中的一种或几种的组合。具体地，所述环状碳酸酯类有机溶剂为碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种的组合。具体地，所述链状碳酸酯类有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的一种或几种的组合。具体地，所述环状碳酸酯在锂离子二次电池电解液中的质量百分含量为10％～70％；所述链状碳酸酯在锂离子二次电池电解液中的质量百分含量为15％～80％。为了实现上述目的，本专利技术还公开了一种锂离子二次电池，包括正极片，负极片，隔膜和电解液，其中电解液为上述的锂离子电池电解液中的任意一种。有益效果本专利技术通过在锂电池电解液中同时使用添加剂硫酸乙烯酯和三甲基氟硅烷，增强了锂离子在电解液-电极界面以及电解液中的通透性，协同降低电池在低温下的直流阻抗，改善电芯的低温充电析锂窗口和低温放电性能。具体实施方式实施例1电池制作：正极制备：将正极活性材料LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2（锂镍钴锰）和导电剂乙炔黑（SuperP）在搅拌罐中混合均匀，随后将N-甲基吡咯烷酮（NMP）和粘结剂聚偏二氟乙烯胶液(PVDF)加入其中，搅拌均匀，得到一种黑色浆料，涂覆在铝箔上，经烘烤，辊压，裁片后得到正极极片，其中正极活性材料、导电剂、粘结剂的质量比为（94:3:3）。负极制备：将负极活性材料石墨、导电剂乙炔黑（SuperP）在搅拌罐中混合均匀，随后将粘结剂SBR和去离子水加入其中，搅拌均匀，得到一种黑色浆料，涂覆在铜箔上，经烘烤，辊压，裁片后得到负极极片，其中活性材料、导电剂和粘结剂的比例为（96:1:3）。电解液制备：在氩气氛围手套箱中(H2O<0.1ppm,O2<0.1ppm)，称取碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯（质量比4:3:3）于样品瓶中，将占总质量16.3%的LiPF6（1.3M）和0.2%的硫酸乙烯酯加入其中，混合均匀，得基础电解液。随后将该基础电解液冷却至0℃以下，将稍过量的Me3SiF加入其中，混合均匀后恢复至室温，GC测定Me3SiF实际浓度，随后用基础电解液稀释至1%（质量分数），即得到配置好的电解液。电芯制作：将上述所得正极极片、负极极片以及隔膜按照正极、隔离膜、负极顺序叠好，经卷绕，热压整形，极耳焊接，得到裸电芯，利用铝塑膜进行顶侧封，结束后将电芯置于85±10℃的烘箱重中烘烤24h±12h，确保极片水含量合格后注入电解液，经过减压封装，静置，化成，整形等工序得到实施例1中的电池。实施例2~12和参照例1~3：实施例2~12与参照例1~3中，除了电解液成分含量按表1或表2所示添加外，其它均与实施例1相同。表1为实施例1~12和参照例1~3的电解液各成分含量表和电池循环性能以及高温膨胀率测试结果。表2为实施例1~12和参照例1~3的电解液各成分含量表和电池低温性能测试结果。循环实验：将实施例1~12和参照例1~3所得电池分别在25℃条件下以1C/1C的充放电倍率在2.8~4.3V范围内进行充放电循环测试，并记录电池的首次放电容量及每次循环后的放电容量，循环500周，容量保持率=每次循环放电容量/电池首次放电容量*100%，记录数据见表1。高温存储厚度膨胀率测试：将实施例1~12与参照例1~3中的电池分别取5支，在常温下以1C倍率恒流充电至电压4.3V，进一步在4.3V恒压充电至电流低于0.05C，使其处于4.3V满充状态。测试存储前的满充电池厚度并记为D0；再将满充状态的电池置于85℃烘箱中，2d后，将电池取出，立即测试其存储后的厚度并记为D1；根据公式ε=(D1-D0)/D0×100％计算电池存储前后的厚度膨胀率ε，所得结果如表1所示。低温DCR测试：将实施例1~12与参照例1~3所得电池以1CCC-CV充电至4.3V，截止电流0.05C，再以1C容量放电30min，调至50%SOC，之后在-20℃下放置2h，执行脉冲程序，0.3C恒流放电10s本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，包括有机溶剂，溶解在有机溶剂中的锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括添加剂一和添加剂二，所述添加剂一为硫酸乙烯酯（DTD），所述添加剂二为三甲基氟硅烷，分子式Me3SiF，结构式：

【技术特征摘要】
1.一种电解液，包括有机溶剂，溶解在有机溶剂中的锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括添加剂一和添加剂二，所述添加剂一为硫酸乙烯酯（DTD），所述添加剂二为三甲基氟硅烷，分子式Me3SiF，结构式：，其中，所述添加剂一在锂离子二次电池电解液中的质量百分含量为0.1%～4.0%，所述添加剂二在锂离子二次电池电解液中的质量百分含量为0.1%~4.0%。2.根据权利要求1所述的一种电解液，其特征在于，所述有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯中的一种或几种的组合。3.根据权利要求2所述的一种电解液，其特征在于：所述环状碳酸酯在锂离子二次电池电解液中的质量百分含量为10％～70％；所述链状碳酸酯在锂离子二次电池电解液中的质量百分含量为15％～80％。4.根据权利要求2所述的一种电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王振东，褶春波，张耀，
申请(专利权)人：欣旺达惠州动力新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44