一种快速充电的锂离子电池电解液制造技术

本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种快速充电的锂离子电池电解液，其由溶剂、锂盐及添加剂组成，所述溶剂中包括低沸点的线状碳酸酯和线状羧酸酯、氟苯以及氢氟醚中的两种以上的混合物；所述添加剂包括负极成膜的第一添加剂、改善电池循环性能的第二添加剂以及提高电池高温性能的第三添加剂。与现有技术相比，本发明专利技术的有机溶剂和三种添加剂的联合使用而产生协同作用，能够满足电压4.35V、负极压实密度为1.6g/cm3以上的高电位、高压实密度、2C以上的快充体系电池的快速充电需求，同时兼具较好的循环性能和高低温性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种快速充电的锂离子电池电解液。
技术介绍
锂离子电池由于工作电压高、能量密度高、循环寿命长、对环境友好等特点，广泛应用与3C数码产品、电动汽车、军事航天等领域。随着智能数码产品的普及，新能源汽车的应用越加广泛，人们对快速充电的需求更加迫切，缩短充电时间可以提高用户体验，快速充电技术是将来电芯发展重要方向。影响快速充电技术的发展是多方面的。从电芯本身来看，电池设计、正负极材料、电解液是影响电池快充技术的关键，其中快速充电的电解液对快充技术的影响尤为明显。电池在快速充电的过程中，锂离子快速从正极脱出进入电解液，然后穿过隔膜、进入负极进行嵌锂，大量锂离子进行快速迁移需要电解液具有较高的动力学性能，在传质过程中具有更小的传质阻力，因此需要电解液满足较好的浸润性、更低的黏度，更低的锂离子传输阻力。现有技术中，大多使用低沸点的有机溶剂来改善电解液的动力学性能，例如线状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，乙酸丙酯等有机溶剂具有较低的黏度，能为锂离子传输提供更适宜的通道，但这些溶剂的使用会造成电池高温性能受到挑战，同时羧酸酯类有机溶剂与电池负极石墨的兼容性较差会对电池循环性能造成恶化。因此，在当今追求高能量密度、高电压、负极高压实密度的需求下，开发与快充电解液相匹配的溶剂、添加剂组合是解决上述问题的关键，而且快速充电技术要求电解液具有较高的动力学性能，改善电池动力学和高温性能、循环性能是快充电解液的主要目标。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速充电的锂离子电池电解液，该电解液能够满足电压4.35V、负极压实密度为1.6g/cm3以上的高电位、高压实密度、2C以上的快充体系电池的需求，同时兼具较好的循环性能和高低温性能。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：提供一种快速充电的锂离子电池电解液，由溶剂、锂盐及添加剂组成，所述非水性有机溶剂中包括低沸点的线状碳酸酯和线状羧酸酯、氟苯以及氢氟醚中的两种以上的混合物；所述添加剂包括负极成膜的第一添加剂、改善电池循环性能的第二添加剂以及提高电池高温性能的第三添加剂。优选的，所述溶剂占锂离子电池电解液总质量的70％-88％。优选的，所述线状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯；所述线状羧酸酯为丙酸丙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯、乙酸甲酯中的至少一种。优选的，所述氢氟醚为氟甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基乙基醚、2,6-二氟苯甲醚、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚、四氟甲基丁基醚、1,1,3,3,3-五氟-2-三氟甲基丙基甲基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-4-甲基苯基醚中的至少一种。优选的，所述添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1％-20％。优选的，所述第一添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3丙烷磺酸内酯中的至少一种，所述第一添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.5％-10％。优选的，所述第二添加剂为二氟草酸硼酸锂(DFOB)、双草酸硼酸锂(BOB)、双氟磺酰亚胺锂(FSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(TFSI)、硫酸乙烯酯(DTD)、4-甲基硫酸乙烯酯(4-methylDTD)、4-乙基硫酸乙烯(4-ethylDTD)酯、4-丙基硫酸乙烯酯(4-Propyl-DTD)中的至少一种，所述第二添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1％-5％。优选的，所述第三添加剂为包括含有2个或3个腈基官能团的腈类化合物，腈类化合物能够消除低沸点化合物而带来的高温性能恶化，使得电解液整体具有较好的动力学性能所述第三添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.5％-5％。优选的，所述腈类化合物为丁二腈、戊二腈、2-甲基戊二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、庚二腈中至少一种。优选的，所述锂盐占锂离子电池电解液总质量的8％-20％。更优选的，为了提高快速充电的能力，对电解液的锂盐浓度适度提高，所述锂盐占锂离子电池电解液总质量的12％-18％。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种快速充电的锂离子电池电解液，一方面通过改变溶剂体系提升电池动力学性能，在溶剂体系中选择易扩散、浸润性好、黏度低、熔沸点较低的线状碳酸酯、线状羧酸酯，氟苯和氢氟醚作为溶剂；另一方面，采用阻抗较低的添加剂以改善电池成膜性能、循环性能和高温性能，而降低现有技术中高阻抗添加剂的使用，添加剂由负极成膜添加剂、改善电池循环性能的添加剂、提高电池高温性能的添加剂组成。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：一方面通过采用上述低沸点有机溶剂调整电解液体系的浸润效果和传质阻力，为锂离子的脱嵌锂过程提高良好的通道；另一方面，由于上述溶剂中引入的低沸点线状碳酸酯和羧酸酯，其会导致与石墨不相容、电池循环性能差、不耐高温的问题(即现有技术无法解决的问题)，但本专利技术通过联合使用的三种添加剂，有效减少了高阻抗化合物的使用，其采用的改善电池循环性能的添加剂能够有效解决因引入低沸点的线状碳酸酯、羧酸酯类有机溶剂而产生的与石墨不相容的问题，同时本专利技术的腈类添加剂还能够消除上述低沸点有机溶剂所而带来的高温性能恶化。因此，本专利技术采用的低沸点有机溶剂与三种添加剂的联合使用而产生协同作用，形成相匹配且具有良好动力学性能的电解液体系，从而能够满足电压4.35V、负极压实密度为1.6g/cm3以上的高电位、高压实密度、2C以上的快充体系电池的快速充电需求，同时该电解液兼具较好的循环性能和高低温性能。附图说明图1是对比例3和实施例3-8的电解液所制备的电池2C/1C循环性能测试图。图2是对比例1、2和实施例1、2、4、5的电解液所制备的电池3C/1C循环性能测试图。图3是对比例1、2、3和实施例1、2、5、6的电解液所制备的电池在45℃下1C/1C循环性能测试图。图4是对比例1、2、3和实施例1、2、4、6、8的电解液在低温10℃下的交流阻抗图谱。具体实施方式结合以下实施例及附图对本专利技术作进一步说明。对比例1在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯以25:75质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量份数为1.0％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，再缓慢加入质量份数为14.0％的LiPF6，搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速充电的锂离子电池电解液，由溶剂、锂盐及添加剂组成，其特征在于：所述溶剂中包括低沸点的线状碳酸酯和线状羧酸酯、氟苯以及氢氟醚中的两种以上的混合物；所述添加剂包括负极成膜的第一添加剂、改善电池循环性能的第二添加剂以及提高电池高温性能的第三添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种快速充电的锂离子电池电解液，由溶剂、锂盐及添加剂组成，其特征在于：所述溶剂中包括低沸点的线状碳酸酯和线状羧酸酯、氟苯以及氢氟醚中的两种以上的混合物；所述添加剂包括负极成膜的第一添加剂、改善电池循环性能的第二添加剂以及提高电池高温性能的第三添加剂。
2.根据权利要求1所述的一种快速充电的锂离子电池电解液，其特征在于：所述溶剂占锂离子电池电解液总质量的70％-88％。
3.根据权利要求1所述的一种快速充电的锂离子电池电解液，其特征在于：所述线状碳酸酯为碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯；
所述线状羧酸酯为丙酸丙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丁酯、乙酸乙酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯、乙酸甲酯中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种快速充电的锂离子电池电解液，其特征在于：所述氢氟醚为氟甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基乙基醚、2,6-二氟苯甲醚、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚、四氟甲基丁基醚、1,1,3,3,3-五氟-2-三氟甲基丙基甲基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-4-甲基苯基醚中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的一种快...

【专利技术属性】
技术研发人员：周文超，朱学全，李志强，
申请(专利权)人：东莞市杉杉电池材料有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44