一种电解液及其在锂离子电池中的应用方法、锂离子电池技术

本发明专利技术涉及一种电解液及其在锂离子电池中的应用方法、锂离子电池，电解液分为电解液A和电解液B两部分；电解液A由锂盐A1和溶剂A1组成，溶剂A1包括有机溶剂S1，有机溶剂S1沸点≤250℃，锂盐A1的总量为M(mol)，溶剂A1的总体积为V1(L)，M/V1≤1.2(mol/L)；电解液B选自锂盐B1和溶剂B1中的至少一种，溶剂B1包括有机溶剂S2，有机溶剂S2沸点≥250℃，溶剂B1的总体积为V2(L)；锂盐B1的总量为N(mol)，N≥0。本发明专利技术电解液B通过与电极材料混合加入到正极和/或负极浆料中，加入到对应电极内部，提升了锂离子电池耐高温及大倍率放电能力，提升电池功率密度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其在锂离子电池中的应用方法、锂离子电池


[0001]本专利技术属于二次锂离子电池
，特别是涉及一种电解液及其在锂离子电池中的应用方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、无记忆效应、自放电率低、循环寿命长等优点，广泛应用于消费电子、电动工具等电子设备中，同时在智能电网、航空航天、电动汽车等大规模储能领域也得到推广。
[0003]锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解质四大部分组成，其中电解液是影响电池的功率性能、循环稳定性和安全性等的重要因素。随着锂离子电池应用场景越来越广泛，高功率、高温等更多的需求逐渐被提出，电解液在这些特殊需求中扮演着重要角色。
[0004]目前，商业化的锂离子电池电解液主要由有机碳酸酯、羧酸酯、醚类等溶剂和锂盐组成，有机溶剂易挥发、闪点低，锂离子电池在高温、过充等特殊条件下使用安全性难以保证。针对高功率、高温等电解液的需求，增加锂盐浓度，使用高沸点溶剂，如氟代酯类、二腈类、砜类、离子液体等溶剂逐渐引入电解液中使用。但是，锂盐浓度的增加、高沸点溶剂的使用都会明显的增加电解液的粘度，导致电池中电解液浸润性变差，从而严重影响电池性能；另外，随着氟代溶剂的深入研究，发现氟代溶剂对锂离子电池的倍率、高温、高压等性能具有积极的作用，但是，一般锂盐在氟代溶剂中溶解度较差，严重限制了氟代溶剂的使用。
[0005]例如，中国专利公开号CN103825049A公开了一种锂离子电池耐高温电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂、耐高温添加剂、成膜添加剂、循环稳定性添加剂，电解质锂盐在有机溶剂中的浓度为0.5～2mol/L，有机溶剂的组成及体积份比为：高介电常数有机基础溶剂为5～30、高沸点有机溶剂为40～65，低粘度有机溶剂为5～55；该专利技术有效提高了锂离子电池的耐高温性能以及循环稳定性，但是，由于电解液粘度较大，需要加入四氢呋喃、二氧五环等低粘度醚类溶剂，从而影响了电解液的性能。CN108270035A公开了一种含有高浓度锂盐的电池电解液，该电解液含有锂盐、氟代溶剂和有机溶剂，所述锂盐在电解液中的摩尔浓度高于3mol/L，锂盐在氟代溶剂中的溶解度低于0.5M；该电池电解液，可以改善使用高浓度锂盐的电解液的高粘度和低电导率问题，适合应用于高电压电池；但由于电解液粘度较大，电解液中需要加入醚类和低沸点溶剂来减小电解液粘度。
[0006]综合以上分析可知，目前高温及高功率电解液一般选择高浓度盐及高沸点溶剂制备电解液，其粘度较高、浸润性较差，一般都选择加入一些醚类或氟代醚类的稀释剂类溶剂来改善电解液浸润性，但是新加入的溶剂传导锂离子的活性比碳酸酯类相对较低，耐高电压性能较差。因此，需要继续寻找新的办法解决高粘度电解液的应用问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术为解决现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种电解液及其在锂离子电池中的应用方法、锂离子电池。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种电解液，所述电解液分为电解液A和电解液B两部分；
[0009]其中，所述电解液A由锂盐A1和溶剂A1组成，所述溶剂A1包括有机溶剂S1，所述有机溶剂S1沸点≤250℃；所述锂盐A1的总量为M(mol)，所述溶剂A1的总体积为V1(L)，M/V1≤1.2(mol/L)；
[0010]所述电解液B选自锂盐B1和溶剂B1中的至少一种，所述溶剂B1包括有机溶剂S2，所述有机溶剂S2沸点≥250℃，所述溶剂B1的总体积为V2(L)；所述锂盐B1的总量为N(mol)，N≥0。
[0011]优选的，所述溶剂A1和/或所述溶剂B1中还包括添加剂T，所述添加剂T在电解液A和/或电解液B的总质量中占比≤10％。
[0012]优选的，所述锂盐A1选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、4,5
‑
二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂、二氟磷酸锂、高氯酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)氨基锂、双(三氟甲基磺酰)氨基锂中的至少一种。
[0013]优选的，所述有机溶剂S1至少包括碳酸酯类化合物A、醚类化合物、羧酸酯类化合物、亚砜类化合物和腈类化合物A中的一种。
[0014]进一步优选的，所述碳酸酯类化合物A选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丁烯碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、γ
‑
丁内酯中的至少一种环状碳酸酯类化合物；及碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、C1～C4脂肪单醇和碳酸合成的碳酸酯衍生物中的至少一种链状碳酸酯类化合物；
[0015]所述醚类化合物选自四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃、二氧戊环、乙二醇二甲醚、1,1,1,3,3,3
‑
六氟异丙基甲基醚、1,1,2,2
‑
四氟乙基
‑
2,2,3,3
‑
四氟丙基醚、2,2,2
‑
三氟乙基甲基醚、1,1,2,2
‑
四氟乙基乙基醚的至少一种醚类化合物；
[0016]所述羧酸酯类化合物选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的至少一种羧酸酯类化合物。
[0017]所述亚砜类化合物选自二甲基亚砜、二乙基亚砜中的至少一种亚砜类化合物；
[0018]所述腈类化合物A选自乙腈、丙腈、丁腈、苄腈、丙二腈中的至少一种腈类化合物。
[0019]优选的，所述锂盐B1包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、4,5
‑
二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂、二氟磷酸锂、高氯酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)氨基锂、双(三氟甲基磺酰)氨基锂中的至少一种。
[0020]优选的，所述有机溶剂S2至少包括碳酸酯类化合物B、醚类化合物、离子液体、砜类化合物和腈类化合物B中的一种。
[0021]进一步优选的，所述碳酸酯类化合物B选自氟代碳酸乙烯酯、3,3,3
‑
三氟碳酸丙烯酯、氯代碳酸乙烯酯中的至少一种环状碳酸酯类化合物；及碳酸二戊酯、碳酸二己酯、C5～C8脂肪单醇和碳酸合成的碳酸酯衍生物中的至少一种链状碳酸酯类化合物；
[0022]所述醚类化合物选自三乙二醇二甲醚、2
‑
苯氧基乙醇、四乙二醇二甲醚中的至少一种醚类化合物；
[0023]所述离子液体化合物选自1
‑
甲基
‑3‑
乙基咪唑双亚胺、1
‑
甲基
‑3‑
乙基咪唑四氟硼酸、1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑四氟硼酸、1
‑
丁基
‑
2,3
‑
二甲基咪唑亚胺、1
‑
甲基
‑3‑
丁基咪唑双亚胺、N
‑
甲基
‑
N
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，所述电解液分为电解液A和电解液B两部分；其中，所述电解液A由锂盐A1和溶剂A1组成，所述溶剂A1包括有机溶剂S1，所述有机溶剂S1沸点≤250℃；所述锂盐A1的总量为M(mol)，所述溶剂A1的总体积为V1(L)，M/V1≤1.2(mol/L)；所述电解液B选自锂盐B1和溶剂B1中的至少一种，所述溶剂B1包括有机溶剂S2，所述有机溶剂S2沸点≥250℃，所述溶剂B1的总体积为V2(L)；所述锂盐B1的总量为N(mol)，N≥0。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述溶剂A1和/或所述溶剂B1中还包括添加剂T，所述添加剂T在电解液A和/或电解液B的总质量中占比≤10％。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述锂盐A1选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、4,5
‑
二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂、二氟磷酸锂、高氯酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)氨基锂、双(三氟甲基磺酰)氨基锂中的至少一种。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述有机溶剂S1至少包括碳酸酯类化合物A、醚类化合物、羧酸酯类化合物、亚砜类化合物和腈类化合物A中的一种；其中，所述碳酸酯类化合物A选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、丁烯碳酸酯、碳酸亚乙烯酯、γ
‑
丁内酯中的至少一种环状碳酸酯类化合物；及碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、C1～C4脂肪单醇和碳酸合成的碳酸酯衍生物中的至少一种链状碳酸酯类化合物；所述醚类化合物选自四氢呋喃、2
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甲基四氢呋喃、二氧戊环、乙二醇二甲醚、1,1,1,3,3,3
‑
六氟异丙基甲基醚、1,1,2,2
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四氟乙基
‑
2,2,3,3
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四氟丙基醚、2,2,2
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三氟乙基甲基醚、1,1,2,2
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四氟乙基乙基醚的至少一种醚类化合物；所述羧酸酯类化合物选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的至少一种羧酸酯类化合物。所述亚砜类化合物选自二甲基亚砜、二乙基亚砜中的至少一种亚砜类化合物；所述腈类化合物A选自乙腈、丙腈、丁腈、苄腈、丙二腈中的至少一种腈类化合物。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于：所述锂盐B1包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、4,5
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二氰基
‑2‑
三氟甲基咪唑锂、二氟磷酸锂、高氯酸锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂和双(氟磺酰)亚胺锂、双(氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜建国，张健，张俊洋，昝占华，周凌，金圣琪，赵珊珊，郑见杰，王炜娜，罗广求，杜园，罗萍，
申请(专利权)人：天津空间电源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：