用于锂离子电池的电解液及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于锂离子电池的电解液，其包括有机溶剂溶解的电解质锂盐和添加剂；其中，电解质锂盐的浓度为1.0mol/L；电解质锂盐包括物质的量之比为1:1～9:1的双(三氟磺酰亚胺)锂和二氟草酸硼酸锂；添加剂的浓度为0.01mol/L～0.4mol/L，添加剂为六氟磷酸锂；有机溶剂为质量之比为1～2:1～2:3～5的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酸酯和碳酸甲乙酯。根据本发明专利技术的电解液能够在使用过程中能够降低锂枝晶，属于一种兼具耐高温、耐低温、且具有高电压的新型电解液体系。本发明专利技术还公开了上述电解液在锂离子电池中的应用。

【技术实现步骤摘要】
用于锂离子电池的电解液及其应用
本专利技术属于锂离子电池
，具体来讲，涉及一种用于锂离子电池的电解液、以及其在锂离子电池中的应用。
技术介绍
锂离子电池具有工作电压高、循环寿命长、自放电小、比能量大、无记忆效应、无污染等优点，因而被广泛应用于笔记本电脑、便携式工具、移动通讯、电动汽车等诸多领域。电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对其的研究对提高锂离子电池的性能具有重大的意义。通常的用于锂离子电池的电解液体系由六氟磷酸锂与碳酸酯类溶剂组成，碳酸酯类溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯等。六氟磷酸锂具有较高的溶解度和电导率，但其热稳定性较差，对水敏感性强，易分解产生LiF和PF5，且高温下反应加剧；产生的PF5具有很强的酸性，不仅使溶剂中的环状碳酸酯发生开环反应，或者分解一些线性碳酸酯，还与微量水反应产生HF，进一步腐蚀正极材料，使电池容量迅速衰减。因此，探索一种能够克服或避免上述问题的新型电解液体系是亟待解决的技术问题。
技术实现思路
为解决上述现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种用于锂离子电池的电解液，其能够在使用过程中降低锂枝晶，属于一种兼具耐高温、耐低温、且具有高电压的新型电解液体系。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种用于锂离子电池的电解液，包括有机溶剂溶解的电解质锂盐和添加剂；其中，所述电解质锂盐的浓度为1.0mol/L；所述电解质锂盐包括物质的量之比为1:1～9:1的双(三氟磺酰亚胺)锂和二氟草酸硼酸锂；所述添加剂的浓度为0.01mol/L～0.4mol/L；所述添加剂为六氟磷酸锂；所述有机溶剂为质量之比为1～2:1～2:3～5的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酸酯和碳酸甲乙酯。进一步地，所述电解质锂盐包括物质的量之比为3:2的双(三氟磺酰亚胺)锂和二氟草酸硼酸锂。进一步地，所述有机溶剂为质量之比为1:1:3的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酸酯和碳酸甲乙酯。本专利技术的另一目的在于提供一种如上任一所述的电解液在锂离子电池中的应用。进一步地，所述锂离子电池的正极材料为LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2，负极材料为金属锂。本专利技术通过以物质的量之比为1:1～9:1的双(三氟磺酰亚胺)锂和二氟草酸硼酸锂作为电解质锂盐，形成基体电解液，再向其中添加预定量的添加剂六氟磷酸锂，最后通过预定组成的有机溶剂溶解稀释上述组分即可获得本专利技术的电解液；该电解液能够在高达60℃至低至-20℃的温度区间内使用，并且相比现有技术中的传统锂离子电池的2.5V～3.7V的工作电压范围，其工作电压范围为2.7V～4.3V，是一种耐高温、耐低温、且具有高电压的新型电解液，并且，该电解液在使用过程中能够降低锂枝晶，体现出更好的应用效果。附图说明通过结合附图进行的以下描述，本专利技术的实施例的上述和其它方面、特点和优点将变得更加清楚，附图中：图1是根据本专利技术的实施例11中的铜锂半电池测试后的极片在不同倍率下的SEM图片；图2是根据本专利技术的实施例11中的纯铜箔在不同倍率下的SEM图片；图3是根据本专利技术的对比例1中的铜锂半电池测试后的极片在不同倍率下的SEM图片；图4是根据本专利技术的对比例2中的铜锂半电池测试后的极片在不同倍率下的SEM图片。具体实施方式以下，将参照附图来详细描述本专利技术的实施例。然而，可以以许多不同的形式来实施本专利技术，并且本专利技术不应该被解释为限制于这里阐述的具体实施例。相反，提供这些实施例是为了解释本专利技术的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够理解本专利技术的各种实施例和适合于特定预期应用的各种修改。本专利技术提供了一种用于锂离子电池的电解液，其包括有机溶剂溶解的电解质锂盐和添加剂。具体地，在该电解液中，电解质锂盐的浓度为1.0mol/L；添加剂的浓度为0.01mol/L～0.4mol/L。具体地，电解质锂盐包括物质的量之比为1:1～9:1的双(三氟磺酰亚胺)锂(以下简称LiTFSI)和二氟草酸硼酸锂(以下简称LiDFOB)，优选物质的量之比为3:2；添加剂为六氟磷酸锂(以下简称LiPF6)；有机溶剂为质量之比为1～2:1～2:3～5的碳酸乙烯酯(以下简称EC)、碳酸丙烯酸酯(以下简称PC)和碳酸甲乙酯(以下简称EMC)，优选质量之比为1:1:3。在本专利技术的上述电解液中，上述具有特定组分及固定组成的有机溶剂能够保证电解液具有较低的凝固点，同时使该电解液还耐高温；添加剂LiPF6与电解质锂盐的共同作用在于增强电解液在使用过程中对负极的界面稳定性，降低锂枝晶；而上述特定电解质锂盐成分LiTFSI能够提高电解液的离子电导性，另一成分LiDFOB能够抑制LiTFSI对集流体铝的腐蚀，同时提高该电解液的耐高温性能。由此，根据本专利技术的电解液兼具耐低温(最低可至-20℃)、耐高温(可高达60℃)的特性，并且其在使用过程中能够抑制电解液对负极材料金属锂所造成的锂枝晶，从而提高电解液的高电压性能。以下将通过具体的实施例来体现本专利技术的上述电解液的具体配比组成，但下述实施例仅是本专利技术的电解液的配比组成的具体示例，本专利技术的电解液的配比组成不限于此。实施例1本实施例的电解液中溶剂为质量之比为1:1:3的EC、PC和EMC，电解质锂盐为物质的量之比为3:2的LiTFSI和LiDFOB；电解质锂盐的总浓度为1.0mol/L，添加剂LiPF6的浓度为0.02mol/L。实施例2本实施例的电解液中溶剂为质量之比为1:1:3的EC、PC和EMC，电解质锂盐为物质的量之比为3:2的LiTFSI和LiDFOB；电解质锂盐的总浓度为1.0mol/L，添加剂LiPF6的浓度为0.05mol/L。实施例3本实施例的电解液中溶剂为质量之比为1:1:3的EC、PC和EMC，电解质锂盐为物质的量之比为3:2的LiTFSI和LiDFOB；电解质锂盐的总浓度为1.0mol/L，添加剂LiPF6的浓度为0.1mol/L。实施例4本实施例的电解液中溶剂为质量之比为1:1:3的EC、PC和EMC，电解质锂盐为物质的量之比为3:2的LiTFSI和LiDFOB；电解质锂盐的总浓度为1.0mol/L，添加剂LiPF6的浓度为0.2mol。实施例5本实施例的电解液中溶剂为质量之比为1:1:3的EC、PC和EMC，电解质锂盐为物质的量之比为4:1的LiTFSI和LiDFOB；电解质锂盐的总浓度为1.0mol/L，添加剂LiPF6的浓度为0.02mol/L。实施例6本实施例的电解液中溶剂为质量之比为1:1:3的EC、PC和EMC，电解质锂盐为物质的量之比为7:3的LiTFSI和LiDFOB；电解质锂盐的总浓度为1.0mol/L，添加剂LiPF6的浓度为0.1mol/L。实施例7本实施例的电解液中溶剂为质量之比为1:1:3的EC、PC和EMC，电解质锂盐为物质的量之比为1:1的LiTFSI和LiDFOB；电解质锂盐的总浓度为1.0mol/L，添加剂LiPF6的浓度为0.2mol/L。为了验证上述电解液的性能，将其应用于锂离子电池中并进行相应测试。以下将通过具体的实施例来说明本专利技术的上述电解液在锂离子电池中的应用。实施例8以LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2为正极材料，以金属锂为负极材料，分别以上述实施例1-7中的电解液作为锂离子电池的电解液，对应获得了七种锂离子电池；对获得的七种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于锂离子电池的电解液，其特征在于，包括有机溶剂溶解的电解质锂盐和添加剂；其中，所述电解质锂盐的浓度为1.0mol/L；所述电解质锂盐包括物质的量之比为1:1～9:1的双(三氟磺酰亚胺)锂和二氟草酸硼酸锂；所述添加剂的浓度为0.01mol/L～0.4mol/L，所述添加剂为六氟磷酸锂；所述有机溶剂为质量之比为1～2:1～2:3～5的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酸酯和碳酸甲乙酯。

【技术特征摘要】
1.一种用于锂离子电池的电解液，其特征在于，包括有机溶剂溶解的电解质锂盐和添加剂；其中，所述电解质锂盐的浓度为1.0mol/L；所述电解质锂盐包括物质的量之比为1:1～9:1的双(三氟磺酰亚胺)锂和二氟草酸硼酸锂；所述添加剂的浓度为0.01mol/L～0.4mol/L，所述添加剂为六氟磷酸锂；所述有机溶剂为质量之比为1～2:1～2:3～5的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酸酯和碳酸甲乙酯。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾国凤，祝增虎，上官雪慧，李法强，彭正军，诸葛芹，杨国威，吴康，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：青海,63