一种适用于三元正极材料的电解液配制方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种适用于三元正极材料的电解液配制方法及其应用，将常规六氟磷酸锂与其他锂盐添加剂如硝酸锂、双草酸硼酸锂等按一定配比混合，并采用优化配比的溶剂，得到性能优异的适用于三元正极材料电池的电解液，该电解液在电池循环过程中形成膜保护，对正负两极均起到保护作用，解决富镍三元正极材料充放电过程中被电解液腐蚀的普遍问题，为三元正极材料的安全性问题提供了新的解决办法。该电解液配制方法工艺简单，易于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于三元正极材料的电解液配制方法及其应用
本专利技术属于新能源材料制备
，特别涉及一种适用于三元正极材料的电解液配制方法及其应用。
技术介绍
三元正极材料是锂离子电池市场应用最为广泛的电池正极材料之一。近年来，三元正极材料引发的安全性问题一直困扰着业界。从去年年初开始的动力电池路线选择压制三元电池，以及年末对三元电池的解禁，都是三元材料安全性问题引起的担忧现象。这是因为，随着三元材料NCM能量密度的不断提高，材料的热稳定性会越来越差。为了在保持其高比能量的同时，兼顾循环寿命和安全性，国内外研究者苦心造诣，其安全问题仍在持续解决中。除了针对三元材料本身进行改性优化、表面包覆等方法，对电解液进行优化也是缓解三元材料安全性问题的一种办法。采取添加剂优化电解液，可以有效地促进电极材料表面上形成高质量的表面膜，同时抑制电解液的氧化分解。电解液中加入高沸点和闪点的阻燃添加剂，常见的有有机磷，氟代磷酸酯系列。专利CN109585923.A中提供了一种加入有机氟系化合物作为稳定剂的锂电池电解液制备方法，主要为提高现有电解液的稳定性和电导率；申请号201611064569.X提供了一种高电压锂电池电解液制备方法，主要通过改变溶剂，溶质配比提高电解液对高电压的耐受性。二种方案并未找到真正对电极材料产生有效保护膜的溶质配比。本专利技术通过找到合适的电解质添加剂，优化电解质配比，优化溶剂配比，得到最优电解液配方，该电解液在电池循环过程中在正极表面形成一层CEI膜，保护富镍正极免遭电解液腐蚀，抑制从层状到无序岩盐(NiO)的结构转变，在负极表面形成一层SEI膜，可维持负极结构稳定性。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种适用于三元正极材料的电解液配制方法及其应用，提高三元正极材料的安全性，继而提高电池倍率性能、循环性能和稳定性能，优化电解液中溶质、溶剂配比，达到提高三元正极材料的电化学性能的目的。为了达成上述目的，本专利技术的解决方案是：1）将几种有机溶剂按一定比例混合，在一定转速下搅拌一定时间；2）降温至一定温度，将多种锂盐加入，在一定转速下搅拌一定时间，恢复至室温；3）将SEI成膜添加剂、稳定剂、阻燃剂加入，在一定转速下搅拌一定时间，得最终锂电池电解液。所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，溶剂配比为1:2-2:1。所述步骤1）中转速为60-80转/分钟，搅拌时间为10-20分钟。所述多种锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、硝酸锂，配比为200:100:1至100:20:1。所述步骤2）中转速为200-300转/分钟，搅拌时间为30-50分钟。所述SEI膜添加剂为双草酸硼酸锂，其与六氟磷酸锂摩尔比为100:1-50:1。所述阻燃剂为三苯基磷酸酯、磷酸二乙酯中的一种或一种以上。所述步骤3）中转速为500-800转/分钟，搅拌时间为5-10分钟。所述配制全程控制温度低于30℃，浓度1-4mol/L。本专利技术优点在于：本专利技术通过找到合适的电解质添加剂，优化电解质配比，优化溶剂配比，得到最优电解液配方，该电解液在电池循环过程中在正极表面形成一层CEI膜，CEI层的形成抑制HF生成，从而抑制相变，保护富镍正极免遭电解液腐蚀，抑制从层状到无序岩盐(NiO)的结构转变。含氟体系易产生LiF，导致生成HF高电阻，腐蚀反应消耗氧气，使Ni2+无法氧化，形成熔盐型NiO，造成Li/Ni混排。适量的LiPF6助形成聚碳酸酯层，协助稳定正极材料结构。在负极表面形成一层SEI膜，可维持负极结构稳定性。采用本专利技术的电解液配方与三元材料组装电池，可提高三元正极材料的倍率性能、循环性能和稳定性能，利于动力电池产业化进程，且该方法简单可控，适合工业化生产。具体实施方式实施例1将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯按摩尔比2:3混合，在60转/分钟的转速下搅拌10分钟；降温至室温，将双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、硝酸锂加入，配比为200:100:1，在200转/分钟的转速下搅拌30分钟，恢复至室温；将双草酸硼酸锂加入，其与六氟磷酸锂摩尔比为100:1，阻燃剂为三苯基磷酸酯，在500转/分钟的转速下搅拌10分钟，全程控制温度低于30℃，浓度1mol/L。实施例2将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯按摩尔比1:1混合，在80转/分钟的转速下搅拌10分钟；降温至室温，将双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、硝酸锂加入，配比为100:100:1，在200转/分钟的转速下搅拌30分钟，恢复至室温；将双草酸硼酸锂加入，其与六氟磷酸锂摩尔比为100:1，阻燃剂为三苯基磷酸酯，在800转/分钟的转速下搅拌5分钟，全程控制温度低于30℃，浓度1mol/L。实施例3将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯按摩尔比2:1混合，在60转/分钟的转速下搅拌10分钟；降温至室温，将双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、硝酸锂加入，配比为100:100:1，在200转/分钟的转速下搅拌30分钟，恢复至室温；将双草酸硼酸锂加入，其与六氟磷酸锂摩尔比为100:1，阻燃剂为三苯基磷酸酯，在800转/分钟的转速下搅拌5分钟，全程控制温度低于30℃，浓度2mol/L。实施例4将碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯按摩尔比2:1混合，在80转/分钟的转速下搅拌10分钟；降温至室温，将双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、硝酸锂加入，配比为200:100:1，在200转/分钟的转速下搅拌50分钟，恢复至室温；将双草酸硼酸锂加入，其与六氟磷酸锂摩尔比为100:1，阻燃剂为三苯基磷酸酯，在800转/分钟的转速下搅拌5分钟，全程控制温度低于30℃，浓度2mol/L。下表1为本专利技术实施例1-4所制备的锂电池电解液的性能检测结果:表1：下表2为本专利技术实施例1-4电解液所制备的锂电池性能检测结果：表2：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于三元正极材料的电解液配制方法，其特征在于：电解液由多种锂盐、多种环状或链状酯、几种电解液添加剂按一定比例构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种适用于三元正极材料的电解液配制方法，其特征在于：电解液由多种锂盐、多种环状或链状酯、几种电解液添加剂按一定比例构成。


2.所述酯类为有机溶剂，所述电解液添加剂包括SEI成膜添加剂、阻燃剂，如权利要求1所述一种适用于三元正极材料的电解液配制方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将几种有机溶剂按一定比例混合，在一定转速下搅拌一定时间；
2）降温至一定温度，将多种锂盐加入，在一定转速下搅拌一定时间，恢复至室温；
3）将SEI成膜添加剂、稳定剂、阻燃剂加入，在一定转速下搅拌一定时间，得最终锂电池电解液。


3.如权利要求2所述一种适用于三元正极材料的电解液配制方法，其特征在于：所述步骤1）有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯，溶剂配比为1:2-2:1。


4.如权利要求2所述一种适用于三元正极材料的电解液配制方法，其特征在于：所述步骤1）中转速为60-80转/分钟，搅拌时间为10-20分钟。


5.如权利要求2所述一种适用于三元正极材料的电解液...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡培，徐杉，史德友，刘世琦，
申请(专利权)人：湖北虹润高科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42