一种电解液及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种电解液及其应用，所述电解液包括非水溶剂和锂盐，所述非水溶剂包括混合氢氟醚、非氟代碳酸酯类及氟代碳酸乙烯酯，使用本发明专利技术的电解液，能大幅提高富锂锰基正极材料在常温下的高压循环性能，本发明专利技术的制备工艺简单，易于实施，具有较好的市场应用前景。具有较好的市场应用前景。具有较好的市场应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其应用


[0001]本专利技术属于锂离子电池电解液
，具体涉及一种电解液及其应用。

技术介绍

[0002]富锂锰基正极材料首周放电比容量高达240mAh/g以上，主要成分是锰，因此具有比容量高、环境友好、成本低、安全性高等优点，是极具潜力的锂离子电池正极材料。但是富锂锰基正极材料存在高压循环性能差的缺点，阻碍了其实际应用。
[0003]CN107331892A提供了一种电解液、正极及其制备方法和一种锂离子电池，所述电解液包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为硼酸频哪酯类化合物；其提供的电解液中，通过采用硼酸频哪酯类化合物作为添加剂，可以保护正极不被损坏，同时也保护电解液溶剂在高电位下不被氧化分解(过度消耗)，延长电池在高电压下的寿命。然而该类添加剂不仅所形成的膜阻抗较大，高温高压下电池并不能体现出较好的性能。上述添加剂对于改善富锂锰基正极材料在高温循环性能及储存性能上仍不够理想，在高温高压条件下添加剂形成的CEI膜很容易破损。
[0004]CN110112465A提供一种富锂锰基正极材料体系电池用电解液及锂离子电池，所述电解液包括溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、噻吩-2-甲氧基硼酸频哪醇酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。其所述的电解液应用于富锂锰基锂离子电池，可以改善电解液与正负极的界面相容性，提高锂离子电池的高温高压循环性能。并且制备方法简单，易于工业化，具有广泛的应用前景。但是其在正极材料表面CEI膜厚度持续增加，增加了电池阻抗，降低了锂离子通过速率，同时电解液被持续氧化，导致电解液性能恶化，富锂锰基正极材料失氧，晶体结构发生类尖晶石相变，导致脱锂和嵌锂困难。
[0005]因此，亟需开发一种能提高富锂锰基正极材料高压循环性能的电解液。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种电解液及其应用，所述电解液包括非水溶剂和锂盐，所述非水溶剂包括混合氢氟醚、非氟代碳酸酯类及氟代碳酸乙烯酯，使用本专利技术的电解液，能大幅提高富锂锰基正极材料在常温下的高压循环性能，本专利技术的制备工艺简单，易于实施，具有较好的市场应用前景。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种电解液，所述电解液包括非水溶剂和锂盐；其中，所述非水溶剂包括混合氢氟醚、氟代碳酸乙烯酯和非氟代碳酸酯类的混合物。
[0009]本专利技术所述的混合氢氟醚类和氟代碳酸乙烯酯组成的电解液能协同提高富锂锰基正极材料的高压循环性能，其中混合氢氟醚类提高了放电比容量和抑制跳水现象作用，而氟代碳酸乙烯酯能稳定电解液性质，防止放电比容量保持率下降速度突然变快或防止跳水现象。
[0010]优选地，所述混合氢氟醚包括第一氢氟醚和第二氢氟醚。
[0011]优选地，所述第一氢氟醚的结构通式为R
1-CF
2-O-CH
2-R2，其中，所述R1和R2均为烃基，R1和R2的碳原子数之和为3～8，例如：3、4、5、6、7或8等，并且R1、R2中的氢被氟全部或部分取代。
[0012]优选地，所述第一氢氟醚为CF2HCF2OCH2CF2CF2H、CF2HCF2OCH2CF2HCF2H、CF2HCF2OCH2CF3中的任意一种或至少两种的组合。
[0013]优选地，所述第二氢氟醚的结构式为其中，所述R3选自碳原子数为2～5的烃基，例如：2、3、4或5等，并且氢被氟全部或部分取代，优选为全部取代。
[0014]优选地，所述第二氢氟醚的分子式为C8OF
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。
[0015]优选地，以所述混合氢氟醚的总质量为100％计，所述第一氢氟醚的含量为90～99％，例如：90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％或99％等；
[0016]优选地，所述第二氢氟醚的含量为1～10％，例如：1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等。
[0017]优选地，以所述电解液的总质量为100％计，所述非水溶剂的含量为81～90％，例如：81％、82％、83％、84％、85％、86％、87％、88％、89％或90％等。
[0018]优选地，所述锂盐在电解液中的含量为10～19％，例如10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％或19％等。
[0019]优选地，以所述非水溶剂的质量为100％计，所述混合氢氟醚的含量为20～35％，例如：20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％或35％等。
[0020]优选地，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为5～20％，例如：5％、8％、9％、10％、13％、15％、18％或20％等。
[0021]本专利技术所优选的氟代碳酸乙烯酯与溶剂第一氢氟醚和第二氢氟醚组合，具有能稳定电解液性质，防止放电比容量保持率下降速度突然变快或防止跳水现象的作用。
[0022]优选地，所述非氟代碳酸酯类的含量为45～75％，例如：45％、48％、50％、55％、60％、65％、70％或75％等。
[0023]优选地，所述非氟代碳酸酯类为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或碳酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0024]优选地，所述锂盐包括二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂或2-(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的任意一种或至少两种的组合。
[0025]第二方面，本专利技术提供了一种锂离子电池，所述锂离子电池包含如第一方面所述的电解液。
[0026]优选地，所述锂离子电池还含有富锂锰基正极材料。
[0027]优选地，所述富锂锰基正极材料为0.3Li2MnO3·
0.7LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、0.4Li2MnO3·
0.6LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、0.5Li2MnO3·
0.5LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1/3
O2、0.3Li2MnO3·
0.7LiNi
0.4
Co
0.2
Mn
0.4
O2、0.4Li2MnO3·
0.6LiNi
0.4
Co
0.2
Mn
0.4
O2、0.5Li2MnO3·
0.5LiNi
0.4
Co
0.2
Mn
0.4
O2、0.3Li2MnO3·
0.7LiNi
0.5
Co
0.2
Mn
0.3
O2、0.4Li2MnO3·
0.6LiNi
0.5...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括非水溶剂和锂盐；其中，所述非水溶剂包括混合氢氟醚、氟代碳酸乙烯酯和非氟代碳酸酯类的混合物。2.如权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述混合氢氟醚包括第一氢氟醚和第二氢氟醚；优选地，所述第一氢氟醚的结构通式为R
1-CF
2-O-CH
2-R2；其中，所述R1和R2均为烃基，R1和R2的碳原子数之和为3～8，并且R1、R2中的氢被氟全部或部分取代；优选地，所述第一氢氟醚为CF2HCF2OCH2CF2CF2H、CF2HCF2OCH2CF2HCF2H、CF2HCF2OCH2CF3中的任意一种或至少两种的组合。3.如权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述第二氢氟醚的结构式为其中，所述R3选自碳原子数为2～5的烃基，并且R3中的氢被氟全部或部分取代，优选为全部取代；优选地，所述第二氢氟醚的分子式为C8OF
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。4.如权利要求2或3所述的电解液，其特征在于，以所述混合氢氟醚的总质量为100％计，所述第一氢氟醚的含量为90～99％；优选地，所述第二氢氟醚的含量为1～10％。5.如权利要求1-4任一项所述的电解液，其特征在于，以所述电解液的总质量为100％计，所述非水溶剂的含量为81～90％；优选地，所述锂盐的含量为10～19％。6.如权利要求1-5任一项所述的电解液，其特征在于，以所述非水溶剂的质量为100％计，所述混合氢氟醚的含量为20～35％；优选地，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为5～20％；优选地，所述非氟代碳酸酯类的含量为45～75％。7.如权利要求1-6任一项所述的电解液，其特征在于，所述非氟代碳酸酯类为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或碳酸乙烯酯中的任意一种或至少两种的组合。8.如权利要求1-7任一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐包括二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂或2-(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的任意一种或至少两种的组合。9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池含有如权利要求1-8任一项所述的电解液；优选地，所述锂离子电池还含有富锂锰基正极材料；优选地，所述富锂锰基正极材料为0.3Li2MnO3·
0.7LiNi
1/3
Co
1/3
Mn
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：李啊林，卢世刚，李国华，王建涛，任志敏，权威，常增花，张刚宁，韩富娟，王晶，张一，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：