一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液及其制备方法技术

本发明专利技术公开的是一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液及其制备方法，是向电解液中加入环硼氧烷化合物（即添加剂X）,既可以减小电池的阻抗，提升其功率性能，其中的硼原子又可以作为阴离子受体，对氢氟酸进行捕捉，吸附由于锂盐及其他添加剂产生的氢氟酸，避免氢氟酸进攻正极CEI膜，改善电池的循环性能，提升容量保持率，同时提高锂盐的解离度及锂离子的迁移数，并且简单易制备。

An electrolyte for lithium-ion batteries with low impedance and long cycle life and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种锂离子电池用电解液以及包含该电解液的二次电池。
技术介绍
电解液是锂离子电池的关键原材料之一，在电池正负极之间起到传导输送能量的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证，虽然其成本只占锂离子电池生产成本的5%~10%左右，但是却不可或缺。由于锂离子电池负极的电位与锂接近，比较活泼，在水溶液体系中不稳定，必须使用非水、非质子性有机溶剂作为锂离子的载体，目前锂离子电池大多采用碳酸酯类、醚类、羧酸酯类和/或含硫有机溶剂作为载体，而碳酸酯类和/或醚类有机溶剂存在沸点低、容易挥发，导致电池易燃、易爆等缺陷，例如，专利CN101867065A公开了一种含有碳酸酯类和/或醚类有机溶剂的阻燃型电解质溶液，提供了一种具有阻燃甚至完全不燃烧功能的阻燃型电解质溶液，但是发现加入其所述的阻燃添加剂后，其阻燃性能虽然有所提高，但是对锂电池的电池容量却有所影响，因为阻燃添加剂中含有大量的氟，导致电池的阻抗增大，造成其倍率性能较差。同时，电解液中的锂盐及FEC添加剂在充放电过程中易产生HF，而HF易破坏正极CEI膜，导致电池的循环性能差。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液，是向电解液中加入环硼氧烷化合物（即添加剂X）,既可以减小电池的阻抗，提升其功率性能，其中的硼原子又可以作为阴离子受体，对氢氟酸进行捕捉，吸附由于锂盐及其他添加剂产生的氢氟酸，避免氢氟酸进攻正极CEI膜，改善电池的循环性能，提升容量保持率，同时提高锂盐的解离度及锂离子的迁移数。本专利技术提供的一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液，包括非水溶剂，锂盐和添加剂，所述添加剂含有添加剂X，添加剂X的通式如下，，通式中R1，R2，R3，R4独立的为烷氧基，烯烃基，炔烃基。进一步的，所述添加剂X包括3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷；3,3’,5,5’-四乙烯基联环硼氧烷；3,3’,5,5’-四乙炔基联环硼氧烷；3,3’-二乙氧基-5,5’-二乙烯基联环硼氧烷；3,5-二乙氧基-3’,5’-二乙烯基联环硼氧烷中的一种或几种组合；进一步的，所述添加剂X的添加量占电解液总质量比的0.5-10.0%；进一步的，所述添加剂除添加剂X外，还含有添加剂1,3-丙烷环内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)，亚硫酸乙烯酯(ES)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)，三（三甲基硅）磷酸酯(TMSP)，盐酸亚乙烯酯(VC)中的一种或几种的组合；进一步的，所述非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种的组合；进一步的，所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的一种或几种的组合；进一步的，所述锂盐的浓度为0.5-2.0mol/L。一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液制备方法，具体包括以下步骤：（1）在惰性气体气氛中，取一定量的非水溶剂混合液A，并向混合液A中缓慢加入1mol/L的锂盐溶液混合成混合液B，所述锂盐溶液的添加量为总质量的12.5%；（2）向混合液B中加入添加剂，添加剂的添加量占总质量的3%；（3）向加入添加剂的混合液B中再加入添加剂X，添加剂X添加量为总质量的0.5%，制备出电解液。具体实施方式：应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有的制备工艺存在低阻抗、锂盐及FEC添加剂在充放电过程中易产生HF导致电池性能大幅度下降等问题，为了解决上述问题，本专利技术提供了一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液，下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例1（1）正极制备：将三元正极材料NCM811、导电炭黑、粘结剂聚偏二氟乙烯按照质量比93:4:3加入搅拌罐中，添加适量N-甲基吡咯烷酮后充分搅拌均匀，得到粘度固含适中的正极浆料；将正极浆料均匀涂覆于铝箔上，经烘干、辊压、分切后得到正极极片；（2）负极制备：将硅碳负极材料、导电炭黑、粘结剂LA133按照质量比93:3:4加入搅拌罐中，并均匀分散于适量去离子水中，得到粘度固含适中的负极浆料；将负极浆料均匀涂覆于铜箔上，经烘干、辊压、分切后得到负极极片；（3）电解液配制：在氩气气氛的手套箱中(H2O<10ppm，O2<1ppm)，取一定量的碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯（质量比3:2:5）混合液，并向混合液中缓慢加入占电解液总质量12.5%（浓度为1mol/L）的LiPF6，然后向混合液中加入添加剂1,3-丙烷环内酯，加入量占总质量的3%，最后再向该电解液中添加电解液总量0.5%的3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷，得到电解液。（4）锂离子电池制备：将正极片、隔膜、负极片按照顺序叠好，卷绕后得到裸电芯，经热压整形、极耳焊接、顶侧封、注液、静置、化成、除气、二封、分容后得到电池。实施例2与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液添加剂3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷的添加量占总质量的1.0%。实施例3与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液中的锂盐利用双氟磺酰亚胺锂代替六氟磷酸锂；实施例4与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液添加剂利用3,3’,5,5’-四乙烯基联环硼氧烷代替3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷。实施例5与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液添加剂利用3,3’,5,5’-四乙炔基联环硼氧烷代替3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷。实施例6与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液添加剂利用3,3’-二乙氧基-5,5’-二乙烯基联环硼氧烷代替3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷。实施例7与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液添加剂利用3,5-二乙氧基-3’,5’-二乙烯基联环硼氧烷代替3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷。对比例1与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液中不加入添加剂3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷。对比例2与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液中不加入添加剂1,3-丙烷环内酯。对比例3与实施例1按照相同的方法制备电池，不同的是电解液中不加入任何添加剂。1、直流阻抗（DCR）测试：在25±2℃条件下，0.5C将电池满充，再调至50%SOC，2C放电15s，2C充电15s，测试DCR。2、循环性能测试：在25±2℃条件下，以0.5C/0.5C充放电倍率对电池进行充放电循环，电压区间为2.7-4.3V，循环500圈后记录其容量保持率。测试结果如下表：组别1,3-丙烷环内酯用量添加剂X添加剂X用量锂盐DCR/mΩ1C/1C循环500圈容量保持率/%实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液，包括非水溶剂，锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂含有添加剂X，添加剂X的通式如下，

【技术特征摘要】
1.一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液，包括非水溶剂，锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂含有添加剂X，添加剂X的通式如下，，通式中R1，R2，R3，R4独立的为烷氧基，烯烃基，炔烃基。2.如权利要求1所述的一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂X包括3,3’,5,5’-四乙氧基联环硼氧烷；3,3’,5,5’-四乙烯基联环硼氧烷；3,3’,5,5’-四乙炔基联环硼氧烷；3,3’-二乙氧基-5,5’-二乙烯基联环硼氧烷；3,5-二乙氧基-3’,5’-二乙烯基联环硼氧烷中的一种或几种组合。3.如权利要求1所述的一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂X的添加量占电解液总质量比的0.5-10.0%。4.如权利要求1所述的一种低阻抗、循环寿命长的锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂除添加剂X外，还含有添加剂1,3-丙烷环内酯(PS)、硫酸乙烯酯(DTD)，亚硫酸乙烯酯(ES)，氟代碳酸乙烯...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佩佩，安黎，张友为，金柳兵，张耀，
申请(专利权)人：欣旺达电动汽车电池有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44