锂离子电池电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及锂离子电池，本发明专利技术在电解液中添加有A、B、C三类添加剂，添加剂A能够提高高镍材料电池循环性能、抑制电池在高温储存和循环过程中内阻增加，提高电池在充放电过程中的充放电效率和减小自放电；添加剂B可以在负极界面形成薄而致密的SEI膜，使高镍材料搭配高容量高压实负极材料时有较低的界面阻抗，利于锂离子的扩散；添加剂C能够抑制高镍电池在高温长期储存过程中因过多产气而使得电池防爆阀被弹开，同时对电池的循环寿命有正面影响；因此，本发明专利技术电解液保证了电池具有较好的循环寿命，降低了电池在使用过程中的内阻，避免了电池在高温使用时因防爆阀弹开而出现的安全隐患。

Lithium ion battery electrolyte and lithium ion battery

The invention belongs to the technical field of lithium ion battery, in particular relates to a lithium ion battery electrolyte and lithium ion battery, the invention is added with A, B, C three kinds of additives in the electrolyte, additive A can improve the cycle performance, high nickel battery battery internal resistance in high temperature inhibition increase storage and circulation process, improve and reduce the self discharge of battery charging and discharging efficiency in the process of charging and discharging; the additive B can form thin and compact SEI films on the anode surface, high nickel anode materials with high capacity and high pressure material collocation in real time interface of low impedance, good for diffusion of lithium ions; additive C can high nickel battery stored in the process due to high temperature a prolific gas makes the battery explosion-proof valve to be bounced off the long-term suppression, have a positive impact on the cycle life of the battery; therefore, the invention ensures that the battery electrolyte has good. The ring life reduces the internal resistance of the battery in the process of use, and avoids the safety hidden danger of the battery when the battery is opened at high temperature.

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池电解液及锂离子电池
本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种锂离子电池电解液及锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池由于工作电压大、能量密度高、循环寿命长、对环境友好等特点而被广泛应用于3C数码产品、电动汽车、军事航天等领域。随着人们生活水平的提高，对锂离子电池的能量密度、工作环境提出了更高的要求。众所周知，燃油汽车的电动化是未来发展的必然趋势，当前锂离子动力电池受能量密度和成本的制约造成电动汽车的推广较为缓慢，因而开发高能量密度动力电池是解决上述问题的关键。其中，高镍体系、高电压镍基体系和硅碳体系动力电池是当前发展的热点。研究发现，随着镍含量的升高，高镍三元材料晶体结构稳定性及热稳定性都大幅下降。由于三元材料内部在循环过程中的相变和Li含量的变化，会引起晶体的膨胀，在颗粒内部产生应力；更为严重的是由于在电极上大颗粒内部电流分布不均，造成不同局部的SOC状态存在着较大的差异，这将导致不同颗粒之间的应力状态不同，进而导致了颗粒之间的链接断裂和颗粒表面裂纹的产生。这些裂纹的存在会促使三元材料内部的过渡金属元素溶解，电解液被正极活性物质氧化，同时溶解出的金属离子一方面会在负极表面还原沉积，另一方面过渡金属离子会催化电解液的分解，从而导致三元材料在循环过程中容量衰减、内阻增加和电压衰降。有鉴于此，确有必要开发一种能够与高镍材料体系相适配的电解液，以解决高镍材料体系电池目前普遍存在循环性能不佳、电池在储存和充放电过程中内阻变化大、高温储存易产气的问题。
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，而提供一种能够与高镍材料体系相适配的电解液，以解决高镍材料体系电池目前普遍存在循环性能不佳、电池在储存和充放电过程中内阻变化大、高温储存易产气的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C，所述添加剂A为含苯的碳酸酯、磷酸酯及其衍生物；所述添加剂B为二氟草酸硼酸锂(DFOB)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1，2-二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、硫酸亚乙酯(DTD)中的至少一种；所述添加剂C为双草酸硼酸锂(BOB)、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(TFSI)、双氟磺酰亚胺锂(FSI)、1，3-丙烷磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯中的至少一种。优选地，所述添加剂A包括碳酸苯甲酯(MPC)、碳酸苯乙酯(EPC)、叔丁基苯基碳酸酯、碳酸二苯酯(DPC)、双(五氟苯基)碳酸酯(DPFPC)、亚磷酸三苯酯、磷酸三苯酯(TPP)中的至少一种。添加剂A主要作用是提高高镍材料电池循环性能、抑制电池在高温储存和循环过程中内阻增加；同时提高电池在充放电过程中的充放电效率和减小自放电；此外，所选添加剂具有价格便宜容易获得的特点，降低了电解液的生产成本，具有较好的商业价值和应用前景。优选地，所述添加剂A的加入量占电解液总质量的0.1～3％，所述添加剂B的加入量占电解液总质量的0.1～20％，所述添加剂C的加入量占电解液总质量的0.1～5％。其中，添加剂A的加入量较为重要，若加入量过多，空间位阻大，增加电池的阻抗、降低倍率放电性能；若加入量过少，起不到保护正极的效果。优选地，所述添加剂还包括添加剂D，所述添加剂D为碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)、亚硫酸丁烯酯(BS)中的至少一种，所述添加剂D的加入量占电解液总质量的0.1～2％；添加剂D能够进一步提高电池的循环性能和高温储存性能。优选地，所述非水性有机溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲丙酯(MPC)中的两种以上按任意比例混合的混合物；所述非水性有机溶剂占电解液总质量的65％～85％。优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种；所述锂盐占电解液总质量的10％～20％。本专利技术的另一目的在于，提供一种锂离子电池，包括由正极片、隔离膜和负极片依次层叠后沿同一方向卷绕而成的卷芯、以及电解液，所述电解液为上述任一段所述的锂离子电池电解液。优选地，所述正极片的正极材料包括钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴锰酸铝中的至少一种，且所述正极片的压实密度≥3.45g/cm3。优选地，所述负极片的负极材料为人造石墨、天然石墨、硅负极材料、硅碳负极材料中的至少一种，且所述负极片的压实密度≥1.65g/cm3。本专利技术的有益效果在于：本专利技术在电解液中添加有A、B、C三类添加剂，添加剂A主要作用是提高高镍材料电池循环性能、抑制电池在高温储存和循环过程中内阻增加，提高电池在充放电过程中的充放电效率和减小自放电，同时该添加剂对高温性能也有正面影响；添加剂B为低阻抗型的成膜类添加剂，主要作用是在石墨或硅碳负极界面形成薄而致密的SEI膜，使高镍材料搭配高容量高压实负极材料时有较低的界面阻抗，利于锂离子的扩散；添加剂C为改善高温型添加剂，主要作用是抑制高镍电池在高温长期储存过程中因过多产气而使得电池防爆阀被弹开，同时对高镍电池的循环寿命有正面影响；因此，本专利技术通过A、B、C三种添加剂的联合使用保证了高镍三元电池具有较好的循环寿命，降低了电池在使用过程中的内阻，避免了电池在高温使用时因防爆阀弹开而出现的安全隐患。具体实施方式为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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作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电解液的制备：在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸甲乙酯EMC以20:70:10质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为10％的氟代碳酸乙烯酯FEC，1.0％的二氟草酸硼酸锂DFOB，1.0％的碳酸苯甲酯MPC，再缓慢加入质量分数为16％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到锂离子电池电解液。锂离子电池的制备：将正极活性物质镍钴锰酸铝(NCA)、碳酸锂、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比95∶1∶2∶2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Al箔上烘干、冷压，得到正极片，其压实密度为3.45g/cm3。将负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂羧甲基纤维素钠(CMC)按照质量比96∶2∶1∶1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Cu箔上烘干、冷压，得到负极片，其压实密度为1.65g/cm3。以聚乙烯(PE)为基膜(12μm)并在基膜上涂覆纳米氧化铝涂层(2μm)作为隔离膜。将正极片、隔离膜、负极片依次层叠后沿同一方向卷绕得到裸电芯，然后将裸电芯置于钢壳中，注入制备的电解液并经封装，得到型号为18650的圆柱型锂离子电池。实施例2～18和对比例1～4的电解液的制备方法和锂离子电池的制备方法与实施例1相同，不同的是电解液的配方按照表1所列溶剂和添本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C，所述添加剂A为含苯的碳酸酯、磷酸酯及其衍生物；所述添加剂B为二氟草酸硼酸锂、氟代碳酸乙烯酯、1，2‑二氟代碳酸乙烯酯、硫酸亚乙酯中的至少一种；所述添加剂C为双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、1，3‑丙烷磺酸内酯、1，4‑丁磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C，所述添加剂A为含苯的碳酸酯、磷酸酯及其衍生物；所述添加剂B为二氟草酸硼酸锂、氟代碳酸乙烯酯、1，2-二氟代碳酸乙烯酯、硫酸亚乙酯中的至少一种；所述添加剂C为双草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、1，3-丙烷磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯中的至少一种。2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂A包括碳酸苯甲酯、碳酸苯乙酯、叔丁基苯基碳酸酯、碳酸二苯酯、双(五氟苯基)碳酸酯、亚磷酸三苯酯、磷酸三苯酯中的至少一种。3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂A的加入量占电解液总质量的0.1～3％，所述添加剂B的加入量占电解液总质量的0.1～20％，所述添加剂C的加入量占电解液总质量的0.1～5％。4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂还包括添加剂D，所述添加剂D为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯中的至少一种，所述添加剂D的加入量占...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱学全，郭力，
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