电解液和高镍NCM锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供了一种电解液和高镍NCM锂离子电池。该电解液包括LiPF

【技术实现步骤摘要】
电解液和高镍NCM锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，具体而言，涉及一种电解液和高镍NCM锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池被广泛的应用在各种数码产品、无人机、电动汽车等领域，它被称为是21世纪发展的理想能源载体。近年来，人们对锂离子电池能量密度的需求日益增长，其能量密度急需进一步提高，这一点在动力电池领域体现的尤为迫切。根据锂离子电池目前的发展趋势，锂离子电池未来的发展方向将仍集中在提高能量密度，安全性和降低成本上。其中，三元层状材料(LiNixCoyMzO2，M＝Mn/Al)由于其高比容量而引起了广泛的关注。但是在高镍条件下，三元正极材料会发生H2-H3的相变、析氧、阳离子混排、过渡金属溶出等负面现象，从而导致产气、二次结构离子破坏、极化增大、容量快速衰减等一系列问题。此外，高镍三元正极材料与电解液的界面相容性差，在高电压下易发生副反应，尤其当锂离子电池处于高温环境中时，其劣化速度会进一步加快。正极界面副反应是导致高镍体系电池性能快速衰减的主要原因之一。因此迫切需要采用不同的策略在高镍NCM阴极表面上构建稳定的阴极/电解质界面。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种电解液和高镍NCM锂离子电池，以解决现有技术中的高镍NCM锂离子电池的抗高温性能较差的问题。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种电解液，该电解液包括LiPF6、有机溶剂以及添加剂，添加剂包括A添加剂、成膜添加剂以及锂盐添加剂，A添加剂具有式I所示结构的化合物：R1至R7各自独立地选自卤素原子、C1～C6的取代或非取代的烷基、取代或非取代的苯基、乙烯基、氨基、烃基氨基中的任意一种，烃基氨基由氨基的1个或2个氢原子被C1～C4的烃基取代而形成。进一步地，上述电解液包括：10～15重量份的LiPF6、75～85重量份的有机溶剂、0.1～5重量份的A添加剂、0.2～5重量份的成膜添加剂以及0.2～5重量份的锂盐添加剂。进一步地，上述A添加剂的重量份为0.5～2重量份。进一步地，上述成膜添加剂的重量份为0.5～5重量份。进一步地，上述锂盐添加剂选自LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiFAP、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C4F9)2、LiC(SO2CF3)3、LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiB(CF3)4、LiBF3(C2F5)中的任意一种或多种的组合。进一步地，上述成膜添加剂包括碳酸酯系添加剂和/或硫系添加剂，优选碳酸酯系添加剂选自碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的任意一种或多种，优选硫系添加剂选自磺酸酯、硫酸酯、亚硫酸酯中的任意一种或多种，进一步地，优选磺酸酯选自1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯中的任意一种或多种，优选硫酸酯选自硫酸乙烯酯、4-丙基硫酸乙烯酯、环丙烷硫酸酯中的任意一种或多种，优选亚硫酸酯选自亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二乙基亚硫酸酯中的任意一种或多种。进一步地，上述有机溶剂为碳酸酯类溶剂和/或羧酸酯类溶剂，优选碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的任意一种或多种，优选羧酸酯类溶剂选自乙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、1,4-丁内酯中的任意一种或多种。进一步地，上述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯，且碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯以及碳酸二乙酯的质量比为1:1:1。进一步地，上述R1至R7各自独立地选自C1～C6的取代或非取代的直链烷基、C3～C6的取代或非取代的支链烷基、卤代苯基中的任意一种，优选A添加剂选自以下化合物中的任意一种或多种的组合：根据本专利技术的另一方面，提供了一种高镍NCM锂离子电池，包括正极、负极以及电解液，该电解液为前述的电解液。应用本申请的技术方案，在非水电解液中加入A添加剂，其分子式中的Si-N、Si-O和C＝N键不仅能够在正极活性材料表面形成一层稳定的正极电解质界面(CEI)膜，并且在成CEI膜的过程中，Si-O、Si-N分别与水和HF生成Si-OH、Si-F键，从而能够有效降低电池电解液中腐蚀性HF以及水的含量，进而延长电池使用寿命。此外，通过A添加剂与成膜添加剂以及锂盐类添加剂的协同作用，可在负极形成SEI膜以稳定负极，同时对正极有一定的保护作用，且形成的SEI膜的阻抗降低，从而改善了电池的循环性能和高温存储等电性能。且上述原料廉价易得，生产成本较低。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。如
技术介绍
所分析的，现有技术中存在高镍NCM锂离子电池的抗高温性能较差的问题，为解决该问题，本专利技术提供了一种电解液和高镍NCM锂离子电池。在本申请的一种典型的实施方式中，提供了一种电解液，该电解液包括LiPF6、有机溶剂以及添加剂，添加剂包括A添加剂、成膜添加剂以及锂盐添加剂，A添加剂具有式I所示结构的化合物：R1至R7各自独立地选自卤素原子、C1～C6的取代或非取代的烷基、取代或非取代的苯基、乙烯基、氨基、烃基氨基中的任意一种，烃基氨基由氨基的1个或2个氢原子被C1～C4的烃基取代而形成。在非水电解液中加入A添加剂，其分子式中的Si-N、Si-O和C＝N键不仅能够在正极活性材料表面形成一层稳定的正极电解质界面(CEI)膜，并且在成CEI膜的过程中，Si-N、Si-O会消耗掉电解液中的部分HF以及水，从而能够有效降低电池电解液中腐蚀性HF的含量，进而延长电池使用寿命。此外，通过A添加剂与成膜添加剂以及锂盐类添加剂的协同作用，可在负极形成SEI膜以稳定负极，同时对正极有一定的保护作用，且形成的SEI膜的阻抗降低，从而改善了电池的循环性能和高温存储等电性能。且上述原料廉价易得，生产成本较低。上述取代的烷基、取代的苯基中的取代基可以为本领域常用的取代基类型，比如卤素、甲基、乙基、硝基、三氟甲基、甲氧基、乙氧基、酯基、羧基等常用取代基，在此不再一一列举。为提高电解液中的LiPF6、有机溶剂以及添加剂之间的协同作用，从而使各成分的性能得到充分的发挥，进而得到电学性能优良的电解液，优选上述电解液包括：10～15重量份的LiPF6、75～85重量份的有机溶剂、0.1～5重量份的A添加剂、0.2～5重量份的成膜添加剂以及0.2～5重量份的锂盐添加剂。为进一步地提高A添加剂形成致密的CEI钝化膜的效率，并提高其除水除酸的性能，优选上述A添加剂的重量份为0.5～2重量份。为提高成膜添加剂形成SEI膜的效率，从而更好地改善电池的循环性能和高温存储等电性能，优选上述成膜添加剂的重量份为0.5～5重量份。为进一步地提高锂盐添加剂、A添加剂以及成膜添加剂的协同作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电解液，所述电解液包括LiPF

【技术特征摘要】
1.一种电解液，所述电解液包括LiPF6、有机溶剂以及添加剂，其特征在于，所述添加剂包括A添加剂、成膜添加剂以及锂盐添加剂，所述A添加剂具有式I所示结构的化合物：



R1至R7各自独立地选自卤素原子、C1～C6的取代或非取代的烷基、取代或非取代的苯基、乙烯基、氨基、烃基氨基中的任意一种，所述烃基氨基由氨基的1个或2个氢原子被C1～C4的烃基取代而形成。


2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液包括：
10～15重量份的所述LiPF6；
75～85重量份的所述有机溶剂；
0.1～5重量份的所述A添加剂；
0.2～5重量份的所述成膜添加剂；以及
0.2～5重量份的所述锂盐添加剂。


3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述A添加剂的重量份为0.5～2重量份。


4.根据权利要求1至3中的任一项所述的电解液，其特征在于，所述成膜添加剂的重量份为0.5～5重量份。


5.根据权利要求1至4中的任一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐添加剂选自LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiFAP、LiAsF6、LiSbF6、LiCF3SO3、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C4F9)2、LiC(SO2CF3)3、LiPF2(C2O4)2、LiPF4(C2O4)、LiB(CF3)4、LiBF3(C2F5)中的任意一种或多种的组合。


6.根据权利要求1至4中的任一项所述的电解液，其特征在于，所述成膜添加...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭洁，詹世英，尚永亮，
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