一种耐高电压电解质及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种耐高电压电解质，包含重量百分比为12％～18％的锂盐、67％～80％的溶剂和8％～15％的功能添加剂；其中，锂盐包含LiPF6，以及同时包含LiTFSI、LiFSI、LiBOB，LiODFB、LiBF4和LiPO2F2中的至少一种；其中，溶剂包含EC、PC、DEC、EMC和羧酸酯中的至少两种，以及同时包含FEC、DEFC和氟醚中的至少一种；其中，功能添加剂包含腈类添加剂、含硼类添加剂、含磷添加剂、含硫添加剂、FEC和VC中的至少两类添加剂。本发明专利技术的电池，对钴酸锂正极材料进行改性，提高结构稳定性；具有耐4.50V的高电压电解质，同时减少产气，提升循环和存储性能。

A high voltage resistant electrolyte and lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种耐高电压电解质及锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，特别是涉及一种耐高电压电解质及锂离子电池。
技术介绍
目前，钴酸锂材料作为锂离子电池中能量密度最高的正极材料，被广泛应用在手机，笔记本电脑、穿戴类产品等数码产品和AI人工智能产品上。随着数码产品的功能越来越复杂，客户对于电池能量密度的要求也越来越高。而提升材料的充电电压，是提高能量密度的最有效手段。从锂离子电池诞生之日起，钴酸锂材料从4.20V提升至4.35V用了大约20年的时间。而在近5年的时间内，随着材料科学的技术进步，钴酸锂材料的使用电压从4.35V提升至4.45V，目前，各大客户对4.5V锂离子电池开发也提出了明确的要求。在4.5V的电池体系中，钴酸锂材料的正极电位接近甚至超过4.58V(VSLi/Li+)，在4.60V电位下的钴酸锂材料，会从可逆的O3相向H1-3相发生转变，并出现岩盐相。此电位下钴酸锂材料的氧化性增强，过渡金属溶出严重，结构稳定性变差，最终导致所制备的电池出现高温循环变差、电池循环鼓胀增加以及高温存储产气等问题。为了解决上述高电压下电池存在的问题，目前迫切需要开发出新的技术，加以针对性地解决。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种耐高电压的电解质及锂离子电池。为此，本专利技术提供了一种耐高电压电解质，包含重量百分比为12％～18％的锂盐、67％～80％的溶剂和8％～15％的功能添加剂；其中，锂盐包含LiPF6，以及同时包含LiTFSI、LiFSI、LiBOB、LiODFB、LiBF4和LiPO2F2中的至少一种；其中，溶剂包含碳酸乙烯酯EC，碳酸丙烯酯PC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC和羧酸酯中的至少两种，以及同时包含氟代碳酸乙烯酯FEC、二氟代碳酸乙烯酯DEFC和氟醚中的至少一种；其中，功能添加剂包含腈类添加剂、含硼类添加剂、含磷添加剂、含硫添加剂、氟代碳酸乙烯酯FEC和碳酸亚乙烯酯VC中的至少两类添加剂。其中，腈类添加剂包括丁二腈SN、己二腈ADN、硫酰二丙腈SDPN和1,3,6-丙烷三腈HTCN中的至少一种。其中，含硼类添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯TMSB；含磷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP或者三(三甲基硅烷)亚磷酸酯TMSPi。其中，含硫添加剂包括亚硫酸丙烯酯PS、1,3-丙烯磺酸内酯PST、硫酸亚乙酯DTD和甲烷二磺酸亚甲酯MMDS中的至少一种。此外，本专利技术还提供了一种耐高电压的锂离子电池，包含权利要求1至4任一项所述的电解质。其中，其正极采用改性的钴酸锂材料作为正极活性物质，其负极采用石墨作为负极活性物质。由以上本专利技术提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本专利技术提供了一种耐高电压电解质及锂离子电池，本专利技术的技术方案，一方面对钴酸锂正极材料进行改性，提高结构稳定性；另一方面开发耐4.50V的高电压电解质，使其在正极和负极形成稳定的CEI和SEI膜，同时开发混合锂盐技术抑制在高电压下的正极上的金属溶出，减少产气，提升循环和存储性能，因此，最终显著提升了锂离子电池的性能，具有重大的实践意义。附图说明图1为本专利技术提供的一种耐高电压的锂离子电池，在实施例1、实施例2、实施例3以及对比例1、对比例2的制备方法下，具有的高温(40℃)循环对比数据曲线示意图；图2为本专利技术提供的一种耐高电压的锂离子电池，在实施例1的制备方法下具有的4.5V充放电曲线示意图；图3为运用本专利技术提供的一种耐高电压的锂离子电池的制备方法，在实施例1的制备方法下具有的室温倍率放电曲线示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的详细说明。在本专利技术中，本专利技术提供了一种耐高电压电解质，是一种针对4.5V高电压钴酸锂体系电池使用的电解质，能够有效解决在4.5V高电压下高温循环性能和高温存储性能。本专利技术的耐高电压电解质，具体包含重量百分比为12％～18％的锂盐、67％～80％的溶剂和8％～15％的功能添加剂；其中，锂盐包含LiPF6，以及同时包含LiTFSI、LiFSI、LiBOB、LiODFB、LiBF4和LiPO2F2中的至少一种；也就是说，锂盐种类包含两种及以上物质。其中，溶剂包含碳酸乙烯酯EC，碳酸丙烯酯PC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC和羧酸酯中的至少两种，以及同时包含氟代碳酸乙烯酯FEC、二氟代碳酸乙烯酯DEFC和氟醚等氟代溶剂中的至少一种；其中，功能添加剂包含腈类添加剂、含硼类添加剂、含磷添加剂、含硫添加剂、氟代碳酸乙烯酯FEC和碳酸亚乙烯酯VC中的至少两类添加剂。在本专利技术中，具体实现上，腈类添加剂包括丁二SN、己二腈ADN、硫酰二丙腈SDPN和1,3,6-丙烷三腈HTCN的至少一种；含硼类添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯TMSB；含磷添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯TMSP或者三(三甲基硅烷)亚磷酸酯TMSPi；含硫添加剂包括亚硫酸丙烯酯PS、1,3-丙烯磺酸内酯PST、硫酸亚乙酯DTD和甲烷二磺酸亚甲酯MMDS中的至少一种。此外，对于本专利技术，本专利技术还提供了一种耐高电压的锂离子电池，其包含前面所述的锂离子电解质。具体实现上，该耐高电压的锂离子电池的正极，采用改性的钴酸锂材料作为正极活性物质，其负极采用石墨作为负极活性物质，电解质采用上述专利技术提供的耐4.5V高电压电解质。需要说明的是，改性钴酸锂LiCoO2是指钴酸锂材料表面包覆惰性物质无机化合物，如Al2O3、ZrO2、MgO、ZnO、AlPO4中的一种或者多种，同时体相掺杂Mg，Zr，Al，Ni，Mn，Ti等元素中的一种或者多种。具体实现上，本专利技术选取正极材料LiCoO2技术，具体是采用在LiCoO2表面包覆Al2O3、MgO，同时体相掺杂Ni和Mn的技术，来制备改性钴酸锂。改性钴酸锂LiCoO2的制备技术为现有技术，在此不展开具体表述。具体实现上，对于本专利技术提供的耐高电压的锂离子电池，其具有的电化学体系，该体系电池在4.5V高电压下具有优异的高温存储性能和循环性能，本专利技术适用于方形，圆形及软包装电池。该电池使用上述电解质，并且该锂离子电池充电能至4.5V下稳定使用。为了更加清楚地理解本专利技术的技术方案，下面通过具体实施例以及对比例，来说明本专利技术的技术方案。实施例1。在实施例1中，本专利技术提供的一种耐高电压的锂离子电池的制备方法，具体包括以下步骤：第一步、制备电解质：在干燥环境下，按照不同材料的重量配比，将锂盐、预设溶剂和功能添加剂混合，并且充分搅拌均匀，获得电解质；在实施例1中，在第一步中，在水分小于5PPM的干燥环境下，将EC，PC，DEC，FEC，PP(即作为溶剂)按照：30：25：20：10：15的质量比混合均匀，然后加入包括六氟磷酸锂LiPF6和二草酸硼酸锂LiBOB在内的混合锂盐，LiPF6和LiBOB在电解质中的质量浓度分别为10％和5％；然后加入添加剂，各组份添加剂以占电解质的总质量百分比计，其中TMSB1％，ADN为3％，PS为3％，DTD为2％，VC1.5％，搅拌均匀后，得到电解质样品。第二步、制备正极片：将改性的钴酸锂，导电炭黑，导电碳纳米管和聚偏氟乙烯(PVDF)按照96：1.5：0.5：2的质量比，溶入N-甲基吡咯烷酮NMP中，混合均匀后，抽真空消泡后制成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高电压电解质，其特征在于，包含重量百分比为12％～18％的锂盐、67％～80％的溶剂和8％～15％的功能添加剂；其中，锂盐包含LiPF6，以及同时包含LiTFSI、LiFSI、LiBOB、LiODFB、LiBF4和LiPO2F2中的至少一种；其中，溶剂包含碳酸乙烯酯EC，碳酸丙烯酯PC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC和羧酸酯中的至少两种，以及同时包含氟代碳酸乙烯酯FEC、二氟代碳酸乙烯酯DEFC和氟醚中的至少一种；其中，功能添加剂包含腈类添加剂、含硼类添加剂、含磷添加剂、含硫添加剂、氟代碳酸乙烯酯FEC和碳酸亚乙烯酯VC中的至少两类添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种耐高电压电解质，其特征在于，包含重量百分比为12％～18％的锂盐、67％～80％的溶剂和8％～15％的功能添加剂；其中，锂盐包含LiPF6，以及同时包含LiTFSI、LiFSI、LiBOB、LiODFB、LiBF4和LiPO2F2中的至少一种；其中，溶剂包含碳酸乙烯酯EC，碳酸丙烯酯PC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC和羧酸酯中的至少两种，以及同时包含氟代碳酸乙烯酯FEC、二氟代碳酸乙烯酯DEFC和氟醚中的至少一种；其中，功能添加剂包含腈类添加剂、含硼类添加剂、含磷添加剂、含硫添加剂、氟代碳酸乙烯酯FEC和碳酸亚乙烯酯VC中的至少两类添加剂。2.如权利要求1所述的电解质，其特征在于，腈类添加剂包括丁...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志荣，孔令丽，王亚，钟渤凡，
申请(专利权)人：天津力神电池股份有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12