低阻抗长循环的非水电解液及基于其的锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种低阻抗长循环的非水电解液及基于其的锂离子电池，本发明专利技术中添加二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂添加剂相互配合，与周围具有相似基团的电解质膜发生重新键合，从而阻止电解质膜的继续生长，形成稳定的P、B端基，控制电极表面膜的厚度和稳定性，并通过限制CO

【技术实现步骤摘要】
低阻抗长循环的非水电解液及基于其的锂离子电池
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种低阻抗长循环的非水电解液及基于其的锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因具有比能量高、无记忆效应及循环寿命长等优点而普遍应用于手机、笔记本电脑等3C消费类电子产品领域，此外，随着新能源汽车的飞速发展，锂离子电池在动力和储能领域的应用也将越来越普遍。而随着电动汽车续航里程的增加以及国家补贴的逐渐降低，对动力电池的能量密度要求也越来越高，目前，有效的方法是提高电极活性材料的电压、压实密度以及选择合适的电解液。为了提高电池的容量，采用高电压正极材料是提高锂离子电池能力密度的有效途径，而高电压下，电解液易分解，添加剂会逐渐减少，随着电池的持续充电，会导致电池内阻的增长并且产生大量的热，并且通常在多次充放电循环后还会恶化循环寿命。因此，开发越来越多的与高电压正极材料匹配的新型电解液显得尤其重要。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种低阻抗长循环的的非水电解液，本专利技术中添加二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂添加剂相互配合，与周围具有相似基团的电解质膜发生重新键合，从而阻止电解质膜的继续生长，形成稳定的P、B端基，控制电极表面膜的厚度和稳定性，并通过限制CO2和过碳酸根的浓度，本质上限制二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂对固态电解质膜的调控能力，有助于降低电极表面电解质膜的阻抗，实现低阻抗、长循环的性能。本专利技术的第一个目的是提供一种低阻抗长循环的非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂；所述的非水电解液中杂质H2O的浓度在150ppm以下；CO2的浓度在10-800ppm；C2O62-的浓度在500ppm以下。进一步地，所述添加剂还包括1,3-丙磺内酯PS、氟代碳酸乙烯酯FEC、硫酸亚乙酯DTD、碳酸亚乙烯酯VC中的一种或多种。进一步地，电解质锂盐的含量为电解液总质量的10-20％。进一步地，电解质锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)、四氟硼酸锂(LiBF4)中的一种或几种。进一步地，非水性有机溶剂选自直链碳酸酯类溶剂、环状碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、氟化碳酸酯类溶剂中的一种或多种。进一步地，所述直链碳酸酯类溶剂选自碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或多种；环状碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种；羧酸酯类溶剂选自乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸丙酯、乙酸丙酯中的一种或多种；氟化碳酸酯类溶剂选自氟化碳酸乙烯酯、1,2-二氟碳酸乙烯酯、甲基三氟乙基碳酸酯、双三氟乙基碳酸酯中的一种或多种。本专利技术的第二个目的是提供所述的非水电解液在制备锂离子电池中的应用，所述锂离子电池的充电电压为5.5V以下。本专利技术的第三个目的是提供一种锂离子电池，包括：正极、负极、位于所述正极和负极之间的隔膜以及所述的非水电解液；所述正极包括正极活性材料；所述负极包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极膜片，所述负极膜片包括负极活性物质、负极导电剂和粘结剂。进一步地，所述正极活性材料选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂，镍锰酸锂、锰酸钴锂，富锂锰基材料和三元正极材料中的一种或几种，所述三元正极材料的结构式为LiNi1-x-y-zCoxMnyAlzO2，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1。进一步地，所述负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅基合金和活性炭中的一种或几种；所述负极导电剂选自乙炔黑、导电炭黑、碳纤维、碳纳米管和科琴黑中的一种或几种。进一步地，所述隔膜的种类没有具体限制，可根据实际需求进行选择。优选地，隔膜包括基膜和涂覆在基膜上的纳米氧化铝涂层，基膜为PP、PE和PET中的至少一种，纳米氧化铝涂层的厚度为1.0～6.0μm。本专利技术中，“高电压非水电解液”指的是适用于高电压条件下的锂离子电池的非水性电解液，“高电压”具体指的是充电电压为4.1～5.5V。本专利技术的锂离子电池电解液中各物质的配合原理和作用如下：本专利技术中EC等溶剂在电极表面分解会产生的CO2，CO2在锂电池负极可以发生电化学还原生成碳酸锂和单质碳，当正极三元材料在高电压下释放的氧气时，CO2的还原会大大加快，通过生成过碳酸锂中间产物(该中间产物可以通过拉曼光谱观察到)，迅速转化成碳酸锂堆积在电极表面。碳酸锂的导电性极差，久而久之，该现象在宏观则体现为电池的阻抗上升。本专利技术中添加二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂添加剂相互配合，与周围具有相似基团的电解质膜发生重新键合，从而阻止电解质膜的继续生长，形成稳定的P、B端基，控制电极表面膜的厚度和稳定性，并通过限制CO2和过碳酸根的浓度，本质上限制二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂对固态电解质膜的调控能力，有助于降低电极表面电解质膜的阻抗，实现低阻抗、长循环的性能。借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术中添加二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂添加剂相互配合，与周围具有相似基团的电解质膜发生重新键合，从而阻止电解质膜的继续生长，形成稳定的P、B端基，控制电极表面膜的厚度和稳定性，并通过限制CO2和过碳酸根的浓度，本质上限制二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂对固态电解质膜的调控能力，有助于降低电极表面电解质膜的阻抗，实现低阻抗、长循环的性能。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细说明如后。具体实施方式在本专利技术中，电解液包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，电解质锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲磺酰亚胺锂(LiTFSI)、四氟硼酸锂(LiBF4)中的一种或几种，非水性有机溶剂选自直链碳酸酯类溶剂、环状碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、氟化碳酸酯类溶剂中的一种或多种，添加剂包括1,3-丙磺内酯PS、二氟草酸硼酸锂ODFB和二氟双草酸磷酸锂LiODFP；还包括氟代碳酸乙烯酯FEC、硫酸亚乙酯DTD、碳酸亚乙烯酯VC中的一种或多种，非水电解液中杂质H2O的浓度在150ppm以下；CO2的浓度在10-800ppm；C2O62-的浓度在500ppm以下。下面结合实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术的锂离子二次电池的制备：将正极活性物质LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2(LNCM)、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比95∶3∶2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于铝箔上烘干、冷压，得到正极极片，其压实密度为3.45g/cm3。将负极活性物质石墨、导电剂乙炔黑、粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低阻抗长循环的非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂；/n所述的非水电解液中杂质H

【技术特征摘要】
1.一种低阻抗长循环的非水电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂；
所述的非水电解液中杂质H2O的浓度在150ppm以下；CO2的浓度在10-800ppm；C2O62-的浓度在500ppm以下。


2.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述添加剂还包括1,3-丙磺内酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，电解质锂盐的含量为电解液总质量的10-20％。


4.根据权利要求2所述的非水电解液，其特征在于，电解质锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂中的一种或几种。


5.根据权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，非水性有机溶剂选自直链碳酸酯类溶剂、环状碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、氟化碳酸酯类溶剂中的一种或多种。


6.根据权利要求5所述的非水电解液，其特征在于，所述直链碳酸酯类溶剂选自碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的一种或多种；环状碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种；羧酸酯类溶剂选自乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸甲酯、丁酸丙酯、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：王仁和，余乐，赵卫军，
申请(专利权)人：远景动力技术江苏有限公司，远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32