一种电解液及其制备方法和锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种电解液及其制备方法和锂离子电池。所述电解液包括添加剂，所述添加剂包括不饱和碳酸酯添加剂、锂盐添加剂、添加剂A和添加剂B，所述添加剂B包括异氰脲酸衍生物。所述制备方法包括：在保护性气氛下，将配方量的添加剂和其他原料混合，得到所述电解液，所述添加剂包括不饱和碳酸酯添加剂、锂盐添加剂、添加剂A和添加剂B。本发明专利技术提供的电解液解决了电池电解液循环性能、高温性能、常温和低温功率性能难以兼顾的问题。温功率性能难以兼顾的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其制备方法和锂离子电池


[0001]本专利技术属于电池
，涉及一种电解液及其制备方法和锂离子电池。

技术介绍

[0002]近年来高镍材料被应用到电动汽车电池中，但是Ni含量的提升让原本就不太安全的三元材料热稳定性变得更加不可控。将NCM与LMFP复合能有效提升电池安全性，但是LMFP本身存在电子电导率、离子扩散低以及受Jahn
‑
Taller影响的问题，材料本身循环性能较差，尤其是高温情况下，Mn溶出加剧了材料衰减。高镍三元本身也会因为Ni元素含量的增高容易发生阳离子混排，同时，高镍三元在高温情况下更容易与水和CO2反应，造成电池产气影响循环。而动力电池组在实际使用中，即便是有BMS的管控，模组温升也往往达到40℃以上，因此如何提升电池在高温情况下的循环寿命和高温储存成为非常重要的问题，同时还能够兼具功率等性能。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种电解液及其制备方法和锂离子电池，本专利技术提供的电解液解决了电池电解液循环性能、高温性能、常温和低温功率性能难以兼顾的问题。
[0004]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0005]第一方面，本专利技术提供一种电解液，所述电解液包括添加剂，所述添加剂包括不饱和碳酸酯添加剂、锂盐添加剂、添加剂A和添加剂B，所述添加剂B包括异氰脲酸衍生物。
[0006]本专利技术提供的电解液中，相互配合的各种添加剂解决了电解液循环性能、高温性能、功率性能难以兼顾的问题。
[0007]具体来讲，在本专利技术提供的电解液体系中，不饱和碳酸酯添加剂具有在负极成膜；锂盐添加剂具有正负极成膜的作用，且能够使得生成的SEI膜较为致密，可抑制正极金属离子溶出，减弱金属离子对负极SEI膜的破坏，提高成膜的热稳定性；添加剂A在电解液体系中能够起到在负极辅助成膜的作用，同时成膜阻抗较低，且热稳定性好；添加剂B在电解液体系中能够起到稳定电解液、同时在正极成膜的作用，且形成的SEI膜具有能够稳定正极含硼包覆层的作用。
[0008]综合来说，本专利技术通过同时添加不饱和碳酸酯添加剂、锂盐添加剂、添加剂A、添加剂B的方式，利用添加剂之间的协同作用有效地改善了正极/负极表面膜的不稳定、电池高温存储胀气严重及高温循环性能差的问题；
[0009]同时，除了向普通的电解液中加入上述添加剂，也可以向快充型电解液中加入上述添加剂，不仅能够保持上述的性能，还能够保持快充型电解液本身具备的较好的快充循环性能、功率性能，并不会如传统的添加剂加入后会降低快充型电解液的快充循环等性能。
[0010]优选地，本专利技术提供的电解液中，所述异氰脲酸衍生物的结构通式为其中X包括甲基、乙基、正丙基、烯丙基、氯或氟；
[0011]优选地，上述异氰脲酸衍生物包括异氰脲酸三甲酯、异氰脲酸三乙酯、异氰脲酸三丙酯、异氰脲酸三烯丙酯、三氯异氰脲酸、三氟异氰脲酸中的任意一种或至少两种的组合，具体结构式如下：
[0012][0013]以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为对本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。
[0014]作为本专利技术优选的技术方案，所述不饱和碳酸酯添加剂包括碳酸亚乙烯酯VC、氟代碳酸乙烯酯FEC或乙烯基碳酸乙烯酯VEC中的任意一种或至少两种的组合。
[0015]优选地，所述锂盐添加剂包括双氟磺酰亚胺锂LiFSI、二氟磷酸锂LiPO2F2、双草酸硼酸锂LiBOB、双氟草酸硼酸锂LiODFB、二氟双草酸磷酸锂LiODFP或四氟草酸磷酸锂LiTFOP中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，所述添加剂A为磺丙酸酐衍生物。
[0017]优选地，添加剂A的结构通式为其中R1、R2、R3、R4为氢、甲基或与磺酸酐并成苯环；
[0018]优选地，所述磺丙酸酐衍生物包括2
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磺丙酸酐、3,4
‑
二甲基
‑2‑
磺丙酸酐、4,4
‑
二甲基
‑2‑
磺丙酸酐或2
‑
磺基苯甲酸酐中的任意一种或至少两种的组合。
[0019]具体的结构式如下：
[0020][0021]优选地，所述电解液中，不饱和碳酸酯添加剂的质量分数为0.2
‑
1.0％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％等。本专利技术中，如果不饱和碳酸酯添加剂的量过少，不能形成致密的SEI膜；如果不饱和碳酸酯添加量过多，会导致阻抗偏大且导致高温产气。
[0022]优选地，所述电解液中，锂盐添加剂的质量分数为0.5
‑
2.0％，例如0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2.0％等。本专利技术中，如果锂盐添加剂过少，不能形成致密的SEI膜，不能保证良好的功率性能；如果锂盐添加剂过多，会带来产气。
[0023]优选地，所述电解液中，添加剂A的质量分数为0.2
‑
1.0％，例如0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％等。本专利技术中，如果添加剂A过少，会导致不能在负极形成致密的SEI膜；如果添加剂A过多，会导致过度成膜，快充循环和功率性能下降。
[0024]优选地，所述电解液中，添加剂B的质量分数为0.1
‑
1.0％，例如0.1％，0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1.0％等。本专利技术中，如果添加剂B过少，会导致不能在正极形成有效的SEI膜，高温改善不明显；如果添加剂B过多，会导致阻抗增大，快充循环和功率性能下降。
[0025]作为本专利技术优选的技术方案，所述电解液还包括有机溶剂和电解质盐。本专利技术中，所述电解质盐与锂盐添加剂不同。
[0026]优选地，所述电解液为高镍电池的电解液。本专利技术提供的电解液特别适用于高镍电池。
[0027]作为本专利技术优选的技术方案，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯。
[0028]优选地，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯。
[0029]优选地，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸甲丙酯中的任意一种或至少两种的组合。
[0030]如果是对快充和功率要求高，可加入碳酸二甲酯；如果对快充体系要求不高或者无要求可以添加除碳酸二甲酯之外的其他链状碳酸酯。
[0031]优选地，所述有机溶剂还可包括链状羧酸酯，链状羧酸酯与上述有机溶剂的配合使得电解液的电导率较高、粘度较低，提高电解液的倍率性能，同时也有利于提高快充性能。
[0032]优选地，所述链状羧酸酯包括甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括添加剂，所述添加剂包括不饱和碳酸酯添加剂、锂盐添加剂、添加剂A和添加剂B，所述添加剂B包括异氰脲酸衍生物。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述异氰脲酸衍生物，结构通式为其中X包括甲基、乙基、正丙基、烯丙基、氯或氟；优选地，所述异氰脲酸衍生物包括异氰脲酸三甲酯、异氰脲酸三乙酯、异氰脲酸三丙酯、异氰脲酸三烯丙酯、三氟异氰脲酸、三氯异氰脲酸中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述不饱和碳酸酯添加剂包括碳酸亚乙烯酯VC、氟代碳酸乙烯酯FEC或乙烯基碳酸乙烯酯VEC中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锂盐添加剂包括双氟磺酰亚胺锂LiFSI、二氟磷酸锂LiPO2F2、双草酸硼酸锂LiBOB、双氟草酸硼酸锂LiODFB、二氟双草酸磷酸锂LiODFP或四氟草酸磷酸锂LiTFOP中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述添加剂A为磺丙酸酐衍生物；优选地，所述磺丙酸酐衍生物包括2
‑
磺丙酸酐、3,4
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二甲基
‑2‑
磺丙酸酐、4,4
‑
二甲基
‑2‑
磺丙酸酐或2
‑
磺基苯甲酸酐中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述电解液中，不饱和碳酸酯添加剂的质量分数为0.2
‑
1.0％；优选地，所述电解液中，锂盐添加剂的质量分数为0.5
‑
2.0％；优选地，所述电解液中，添加剂A的质量分数为0.2
‑
1.0％；优选地，所述电解液中，添加剂B的质量分数为0.1
‑
1.0％。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括有机溶剂和电解质盐；优选地，所述电解液为高镍电池的电解液。4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯；优选地，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯；优选地，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸甲丙酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述有机溶剂还包括链状羧酸酯；优选地，所述链状羧酸酯包括甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯或丁酸丁酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述有机溶剂中，环状碳酸酯的体积分数为20
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40％，碳酸二甲酯的体积分数为0
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20％，除碳酸二甲酯外的其他链状碳酸酯的体积分数为40
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70％，链状羧酸酯的体积分数为0
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20％；优选地，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和链状羧酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹志群，曾汉民，何巍，袁中直，刘建华，刘金成，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：