一种锂离子电池电解液及其锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池电解液及其锂离子电池。其中，该锂离子电池电解液包括12～20％电解质锂盐、0.4～2.5％成膜添加剂、0.4～2.5％功能性添加剂以及余量的有机溶剂；其中，功能性添加剂为丁二酸酐、1‑正丙基磷酸酐、2‑甲基马来酸酐或其卤代化合物中的一种或多种。本发明专利技术的锂电池用电解液配方，提升了电解液在锂电池、特别是钛酸锂电池的稳定性，抑制电池产气及避免高温胀气，保证了钛酸锂电池高温循环及高温存储性能优异性。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子电池电解液及其锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种锂离子电池电解液及其锂离子电池。
技术介绍
近年来，锂离子电池因具有能量密度高、循环寿命长、热稳定好、环保无污染等一系列优点而成为研究热点。锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液组成。负极材料直接影响电池的电化学性能，主要有碳材料、硅基材料和钛氧化物等。目前市场上应用最广的是石墨材料，具有较高的导电性能和理论比容量(372mAh/g)，嵌锂电位约为0.2V(vsLi+/Li)，且来源丰富，但在快速充电及低温充电过程中，容易发生析锂问题。硅基材料因具有较低的嵌锂电位和极高的理论放电比容量(4200mAh/g)而受到重视。然而，硅基材料在充放电过程中体积变化高达300％，在电解液中难以形成稳定的SEI膜，导致硅基材料结构塌陷及与电解液之间的固液相界面破坏，最终导致电池循环性能变差。钛氧化物负极材料主要是尖晶石型Li4Ti5O12，与其它负极材料相比具有优越的循环性能，稳定的充放电平台和可靠的安全性；另外，Li4Ti5O12作为“零应变”材料在循环、倍率、安全性方面相比于传统石墨负极材料有巨大优势。钛酸锂电池在商业化过程中面临胀气问题，电池胀气会造成电池内部正负极片间产生气泡，造成Li+迁移困难，出现死锂区，导致容量降低、内阻增大、循环性能衰减等问题。针对钛酸锂胀气机理，业内认为水分分解以及钛酸锂材料表面的Ti3+催化电解液发生分解反应产生气体是钛酸锂电池胀气的主要原因，因此控制电池制备过程的水分以及电解液中加入负极成膜添加剂，促使钛酸锂材料表面形成致密的SEI膜是解决电池胀气的两大主要措施。现有技术中，CN108520977A公开了一种钛酸锂电池非水电解液，包括：锂盐、碳酸酯类有机溶剂、长寿命功能添加剂、其他成膜添加剂，其中，锂盐组分在钛酸锂电池非水电解液中的摩尔浓度取值范围为：1mol/L～2mol/L；其他成膜添加剂组分在钛酸锂电池非水电解液中的摩尔浓度取值范围为：0mol/L～0.5mol/L；长寿命功能添加剂组分在钛酸锂电池非水电解液中的质量占比取值范围为：1％～5％。该电解液通过添加长寿命功能添加剂和其他成膜添加剂，提升了电解液在钛酸锂电池中的稳定性，达到了提高钛酸锂电池性能的效果。但上述技术所述的电解液对于应用Ni含量较高的正极三元材料(x≥0.5)来说，添加剂是不足的，随着电池能量密度的提升，需开发适用于正极为LiNixCoyMezO2(0.5≤x≤0.8，y＞0，z＞0)三元材料的电解液配方。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种锂离子电池电解液及其锂离子电池，以提升电解液在锂电池中的稳定性。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种锂离子电池电解液。该锂离子电池电解液包括12～20％电解质锂盐、0.4～2.5％成膜添加剂、0.4～2.5％功能性添加剂以及余量的有机溶剂；其中，功能性添加剂为丁二酸酐、1-正丙基磷酸酐、2-甲基马来酸酐或其卤代化合物中的一种或多种。进一步地，有机溶剂为环状碳酸酯类化合物和链状碳酸酯类化合物的组合。进一步地，环状碳酸酯类化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种；链状碳酸酯类化合物为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种。进一步地，环状碳酸酯类化合物占锂离子电池电解液的10～20％；环状碳酸酯类化合物占锂离子电池电解液的45～65％。进一步地，电解质锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的一种或多种。进一步地，成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、1，3-丙磺内酯、1，4-丁磺内酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、亚甲基二磺酸亚甲酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、二氟磷酸锂中的一种或多种。根据本专利技术的另一方面，提供了一种锂离子电池。该锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，电解液为上述锂离子电池电解液。进一步地，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极活性材料，正极活性材料为LiNixCoyMezO2三元材料，其中Me为Mn或Al，x+y+z＝1，0.33≤x≤0.8，y＞0，z＞0。进一步地，负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质层，负极活性物质层包括负极活性材料，负极活性材料为钛酸锂。本专利技术的锂电池用电解液配方，提升了电解液在锂电池、特别是钛酸锂电池的稳定性，抑制电池产气及避免高温胀气，保证了钛酸锂电池高温循环及高温存储性能优异性。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本专利技术。根据本专利技术一种典型的实施方式，提供一种锂离子电池电解液。该锂离子电池电解液包括12～20％电解质锂盐、0.4～2.5％成膜添加剂、0.4～2.5％功能性添加剂以及余量的有机溶剂；其中，功能性添加剂为丁二酸酐(SA)、1-正丙基磷酸酐(PPACA)、2-甲基马来酸酐(CTA)或其卤代化合物中的一种或多种。本专利技术的锂电池用电解液配方，提升了电解液在锂电池、特别是钛酸锂中的稳定性，抑制电池产气及避免高温胀气，保证了钛酸锂电池高温循环及高温存储性能优异性。优选的，有机溶剂为环状碳酸酯类化合物和链状碳酸酯类化合物的组合。因为环状碳酸酯介电常数大，粘度高；链状碳酸酯介电常数小，粘度低，这两者组合可以使电解液具有合适的电导率和粘度。更优选的，环状碳酸酯类化合物为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯(BC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一种或多种；链状碳酸酯类化合物为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)中的一种或多种。进一步优选的，环状碳酸酯类化合物占锂离子电池电解液的10～20％；环状碳酸酯类化合物占锂离子电池电解液的45～65％，如此获得的电解液具有更合理理化参数。根据本专利技术一种典型的实施方式，电解质锂盐为四氟硼酸锂(LiBF4)、六氟磷酸锂(LiPF6)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)中的一种或多种。根据本专利技术一种典型的实施方式，成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸乙烯酯(DTD)、1，3-丙磺内酯(PS)、1，4-丁磺内酯(BS)、亚硫酸二甲酯(DMS)、亚硫酸二乙酯(DES)、亚甲基二磺酸亚甲酯(MMDS)、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯(TMSP)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)中的一种或多种。选用这些成膜添加剂可以抑制电池产气及避免高温胀气，保证了钛酸锂电池高温循环及高温存储性能。根据本专利技术一种典型的实施方式，提供一种锂离子电池。该锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液，电解液为本专利技术的锂离子电池电解液。优选的，正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性物质层，正极活性物质层包括正极本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括12～20％电解质锂盐、0.4～2.5％成膜添加剂、0.4～2.5％功能性添加剂以及余量的有机溶剂；其中，所述功能性添加剂为丁二酸酐、1-正丙基磷酸酐、2-甲基马来酸酐或其卤代化合物中的一种或多种。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括12～20％电解质锂盐、0.4～2.5％成膜添加剂、0.4～2.5％功能性添加剂以及余量的有机溶剂；其中，所述功能性添加剂为丁二酸酐、1-正丙基磷酸酐、2-甲基马来酸酐或其卤代化合物中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂为环状碳酸酯类化合物和链状碳酸酯类化合物的组合。


3.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯类化合物为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种；所述链状碳酸酯类化合物为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种。


4.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯类化合物占所述锂离子电池电解液的10～20％；所述环状碳酸酯类化合物占所述锂离子电池电解液的45～65％。


5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解质锂盐为四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双(氟磺酰)...

【专利技术属性】
技术研发人员：高娇阳，韩裕汴，朱美霞，叶翠霞，李海军，蔡惠群，
申请(专利权)人：银隆新能源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44