一种锂离子动力电池用高电压电解液及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子动力电池用高电压电解液及其应用，该高电压电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和电解液添加剂，所述电解液添加剂包括以下占高电压电解液总重量的组分：0.3％‑2.0％的PST和0.3％‑2.0％的LiDFP。本发明专利技术通过电解液添加剂中PST和LiDFP的优化组合，保证高电压电池获得优良的循环性能，同时有效改善高电压电池的高温存储性能，提高高温存储后电池的容量保持率，降低其厚度膨胀率。本发明专利技术使用上述高电压电解液的锂离子动力电池，充电截止电压大于4.2V而小于等于4.4V，高电压电解液既能对正极起保护作用，防止金属离子溶出；又能在负极形成稳定的SEI膜，从而保证高电压动力电池具有良好的循环性能和高温存储性能。

A high voltage electrolyte for lithium ion power battery and its application

The invention discloses a lithium ion battery with high voltage electrolyte and its application, the high voltage of the electrolyte includes a non-aqueous organic solvent, a lithium salt and electrolyte additives in the electrolyte, the electrolyte comprises the following additives accounted for the total weight of the high voltage electrolyte components: 0.3% 2% PST and 0.3% 2% LiDFP. By optimizing the combination of PST and LiDFP in the electrolyte additives, the invention ensures the high cycle performance of the high-voltage battery, and effectively improves the high temperature storage performance of the high-voltage battery, improves the capacity retention rate of the battery after high temperature storage, and reduces the thickness expansion rate of the high-voltage battery. The invention of lithium ion battery using the high voltage electrolyte, charging voltage greater than 4.2V and less than or equal to 4.4V, the high voltage electrolyte can protect effect on the cathode, prevent the dissolution of metal ions; and can form stable SEI film on the anode, so as to ensure the high voltage power battery has good cycle performance and high-temperature storage performance the.

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子动力电池用高电压电解液及其应用
本专利技术涉及化学电源
，具体是一种锂离子动力电池用高电压电解液及其应用。
技术介绍
21世纪，能量存储问题是诸多挑战中的一种，各种移动耗能设备的飞速发展，使得它比过去任何时刻都显得尤为重要。因此，亟需研究出一种高性能、低成本和环境友好型的储能装置来满足人们的需求。锂离子电池具有较高的能量密度和使用寿命，在新能源汽车、风能、太阳能等众多领域拥有巨大应用前景。随着电动汽车、混合动力车、电动工具及在军事上应用的增多，人们对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。锂离子电池的能量由电池容量和充电截止电压决定，因此为了提高锂电池的能量密度，需要提高充电截止电压或者采用新型的高能量密度锂电池材料体系。而提高正极材料的工作电压是提升锂离子电池能量密度的重要途径之一。具有高电压和大容量的新型正极材料如：富锂层状材料、尖晶石氧化物LiNi0.5Mn1.5O4电压上限已经接近5V。目前商品化锂离子电池的电解液，一旦充电截止电压超过4.3V，常规的碳酸酯基电解液会发生氧化分解造成电池内阻上升，从而导致整个电池的循环性能下降。另外，在高电压下，正极材料中的金属离子更容易在电解液中溶出，电解液更容易在正极表面被氧化分解，溶解在电解液中的金属离子因为浓度升高，更容易在负极沉积，破坏形成的固体电解质相界面(SEI)膜。这种状况在高温下还会加剧。因此，要解决此问题需在电极表面形成一层稳定的SEI膜，微观上将电极与电解液隔开，从而减少正极中金属离子的溶出及在负极的沉积，并减少电解液与正极的直接接触，减少氧化。1-丙烯-1，3-磺酸内酯(PST)能在电池正、负极表面形成稳定的SEI膜，能抑制溶剂分子在负极的共嵌和还原分解，从而提高锂离子动力电池的循环性能和高温性能。二氟磷酸锂(LiDFP)加入非水电解液中可以在正、负极表面形成稳定的SEI膜，提高锂离子电池的高温特性、循环特性、保存特性等电池性能。采用在非水电解质溶液中添加PST和LiDFP可以改善高电压动力电池的循环性能和高温存贮性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种锂离子动力电池用高电压电解液及其应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种锂离子动力电池用高电压电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和电解液添加剂，所述电解液添加剂包括以下占高电压电解液总重量的组分：0.3％-2.0％的PST和0.3％-2.0％的LiDFP。作为本专利技术进一步的方案：所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、碳酸亚丁酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)中的一种或两种以上。作为本专利技术进一步的方案：所述电解质锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)、高氯酸锂(LiClO4)、四氟硼酸锂(LiBF4)、双氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF38O2)2)和双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或两种以上。作为本专利技术进一步的方案：所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。作为本专利技术进一步的方案：所述电解质锂盐在高电压电解液中的浓度为1-1.2mol/L。作为本专利技术进一步的方案：所述PST占高电压电解液总重量的0.5-1.0％。作为本专利技术进一步的方案：所述LiDFP占高电压电解液总重量的0.5-1.0％。一种锂离子动力电池，包括正极、负极和置于正极与负极之间的隔膜，还包括上述的高电压电解液。作为本专利技术进一步的方案：所述正极的活性物质的结构式为：LiNixCoyMnzL(1-x-y-z)O2，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。作为本专利技术进一步的方案：正极的活性物质的结构式为：LiCoyL1-yO2，其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe，0＜y≤1。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的高电压电解液，可以在充电截止电压大于4.2V而且小于等于4.4V的范围内使用，也可以在4.4V以上高电压下应用，并且在高温下也有较高的容量保持率，而且粘度低。同时具有制备工艺简单，环境友好等优点，可进行大规模生产。本专利技术使用上述高电压电解液的锂离子动力电池，充电截止电压大于4.2V而小于等于4.4V。本专利技术高电压电解液一方面能对正极起保护作用，防止金属离子溶出；另一方面在负极能够形成稳定的SEI膜，从而保证高电压动力电池具有良好的循环性能和高温存储性能。本专利技术的优点在于：(1)电解液添加剂中0.3％～2.0％的PST具有较高的分解电压和抗氧化性，可优先于溶剂分子在石墨表面还原分解，形成稳定的SEI膜，提高电解液氧化稳定性，从而提高电池的循环和高温性能。(2)电解液添加剂中0.3％～2.0％的LiDFP可以在正、负极形成稳定的SEI膜，降低电解液分解，抑制金属离子溶出，提高电池循环和高温性能。通过电解液添加剂中PST和LiDFP的优化组合，保证高电压电池获得优良的循环性能，同时有效改善高电压电池的高温存储性能，提高高温存储后电池的容量保持率，降低其厚度膨胀率。附图说明图1是实施例1采用高电压电解液在1C下，循环500周的循环性能曲线。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1一、电极制备将粘结剂聚偏氟乙烯(PVDF)均匀分散在N-甲基吡咯烷酮(NMP)溶液中，配置成10％(质量分数)的溶液。按照活性物质m(LiCoO2)∶m(SP)∶m(PVDF)＝8∶1∶1准确称取活性物质和SP，研磨30min后，倒入称量好的PVDF溶液中，加入一定量的NMP调整粘度。制成浆料后，将其均匀地涂布在铝箔上，80℃真空干燥10h，以10MPa压制成型，并对其进行称量备用。二、电池组装以金属锂片为对电极，隔膜为Celgard2400，电解质锂盐为1.0-1.2mol/LLiPF6，非水有机溶剂为EC∶EMC∶DMC(1∶1∶1v/v)，电解液添加剂为0.5-1％PST和0.5-1％LiDFP，在德国布劳恩手套箱中组装CR2016电池。电解质锂盐为1.0-1.2mol/LLiPF6，非水有机溶剂为EC∶EMC∶DMC(1∶1∶1v/v)为空白样品，记为样品1。电解质锂盐为1.0-1.2mol/LLiPF6，非水有机溶剂为EC∶EMC∶DMC(1∶1∶1v/v)，电解液添加剂为0.5-1％PST，记为样品2。电解质锂盐为1.0-1.2mol/LLiPF6，非水有机溶剂为EC∶EMC∶DMC(1∶1∶1v/v)，电解液添加剂为0.5-1％LiDFP，记为样品3。电解质锂盐为1.0-1.2mol/LLiPF6，非水有机溶剂为EC∶EMC∶DMC(1∶1∶1v/v)，电解液添加剂为0.5-1％PST和0.5-1％LiDFP，记为样品4。三、性能测试采用新威BTS电池测试系统进行充放电测试，充放电电压范围为3.0V～4.4V。结果如图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子动力电池用高电压电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂包括以下占高电压电解液总重量的组分：0.3％‑2.0％的PST和0.3％‑2.0％的LiDFP。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子动力电池用高电压电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂包括以下占高电压电解液总重量的组分：0.3％-2.0％的PST和0.3％-2.0％的LiDFP。2.根据权利要求1所述的锂离子动力电池用高电压电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯中的一种或两种以上。3.根据权利要求1所述的锂离子动力电池用高电压电解液，其特征在于，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或两种以上。4.根据权利要求3所述的锂离子动力电池用高电压电解液，其特征在于，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。5.根据权利要求1所述的锂离子动力电池用高电压电解液，其特征在于，所述电解质锂盐在高电压电解液...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪树，张少杰，龚勇君，
申请(专利权)人：山东鸿正电池材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37