一种电解液及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术涉及锂电子电池技术领域，具体而言，涉及一种电解液及其制备方法、锂离子电池。所述电解液包括锂盐、有机溶剂和成膜添加剂；锂盐包括第一锂盐和第二锂盐；第一锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或双氟磺酰亚胺锂；第二锂盐包括二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和双草酸硼酸锂中的至少一种。本发明专利技术通过采用特定种类的第一锂盐，可以形成优良的SEI膜，抑制电解液溶剂的过度分解，有利于锂离子的嵌入和脱出；通过引入第二锂盐与第一锂盐搭配使用，能够在钝化铝箔的同时参与SEI成膜。因此，该电解液在低温下的电导率高，且其制得的电池在高电压下的循环性能好。并且，引入成膜添加剂能够进一步提高电池的电化学性能。添加剂能够进一步提高电池的电化学性能。添加剂能够进一步提高电池的电化学性能。

Electrolyte and its preparation method, lithium ion battery

【技术实现步骤摘要】
一种电解液及其制备方法、锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂电子电池
，具体而言，涉及一种电解液及其制备方法、锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有高电压、高能量密度、多次循环和绿色环保等优点。目前，锂离子电池已被广泛用于手机、笔记本电脑、智能机器人等电子设备，以及航空航天、船舶、军事设施等领域。此外，锂离子电池作为动力电池在电动汽车中也得到了广泛的应用，随着动力电池商业化规模的不断扩大，需要开发更高效、能量密度更高和安全性能更好的电池。
[0003]碳酸酯溶剂是常用的锂离子电池电解液溶剂，其具有电导率高、成本低以及与电极相容性好等优点。然而，在高电压电池体系中，碳酸酯溶剂极其容易分解。而溶剂被氧化分解的副产物会沉积在电极表面，极大增加了电池阻抗，降低了电池性能。
[0004]此外，动力电池性能受温度影响很大，电动汽车有时会在极端天气下使用。在超低温情况下，电解液电导率急剧降低，会导致电池容量快速衰减，这阻碍了动力电池的大规模使用。
[0005]因此，提供一种同时具有高电压性能和低温性能的动力型锂离子电池电解液具有重要意义。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一目的在于提供一种电解液，通过采用特定种类的第一锂盐，可以形成优良的SEI膜(固体电解质界面膜，solid electrolyte interface)，抑制电解液溶剂的过度分解，有利于锂离子的嵌入和脱出；通过引入第二锂盐与第一锂盐搭配使用，能够在钝化铝箔的同时参与SEI成膜。因此，该电解液在低温下的电导率高，且其制得的电池在高电压下的循环性能好。并且，本专利技术通过引入成膜添加剂，能够进一步提高锂离子电池在高电压下的循环性能和电解液在低温下的电导率。
[0008]本专利技术的第二目的在于提供一种电解液的制备方法，该制备方法具有操作简单、条件温和、工艺流程短以及适合大批量生产等优点。
[0009]本专利技术的第三目的在于提供一种锂离子电池，该锂离子电池同时具有高电性能和低温性能。
[0010]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0011]本专利技术提供了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和成膜添加剂；
[0012]其中，所述锂盐包括第一锂盐和第二锂盐；
[0013]所述第一锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)和/或双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)。
[0014]所述第二锂盐包括二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂
(LiClO4)和双草酸硼酸锂(LiBOB，又称双乙二酸硼酸锂、二草酸硼酸锂)中的至少一种。
[0015]本专利技术提供的电解液，通过采用特定种类的锂盐，并引入成膜添加剂，能够提高锂离子电池在高电压下的循环性能和电解液在低温下的电导率。
[0016]具体地，本专利技术提供的第一锂盐的溶解度很高，能够配制成高浓度电解液。高浓度电解液相比于传统电解液，可以形成优良的SEI膜，主要源自于锂盐的分解，可以抑制电解液溶剂的过度分解。并且，高浓度电解液形成的SEI膜主要是富锂化合物，有较高的电导率，有利于锂离子的嵌入和脱出。
[0017]同时，本专利技术通过引入第二锂盐与第一锂盐搭配使用，能够有效的钝化铝箔，避免第一锂盐在高电压下腐蚀铝箔；并且，第二锂盐部分参与SEI成膜，可以进一步提升电池的性能。
[0018]此外，本专利技术通过在电解液中加入成膜添加剂，其在电极表面可以形成优良的界面保护膜，避免溶剂和电极材料表面发生副反应，从而提升电池的高电压循环性能。
[0019]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述第二锂盐包括二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂和双草酸硼酸锂中的至少两种。
[0020]优选地，所述电解液中的所述第一锂盐的摩尔浓度为0.8～4mol/L，包括但不限于0.9mol/L、1mol/L、1.2mol/L、1.4mol/L、1.5mol/L、1.8mol/L、2mol/L、2.2mol/L、2.4mol/L、2.6mol/L、2.8mol/L、3mol/L、3.2mol/L、3.4mol/L、3.6mol/L、3.8mol/L中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0021]采用该范围内的摩尔浓度有利于进一步提高锂离子电池在高电压下的循环性能和电解液在低温下的电导率。
[0022]更优选地，所述电解液中的所述第一锂盐的摩尔浓度为1～3mol/L。
[0023]优选地，所述电解液中的所述第二锂盐的摩尔浓度为0.05～0.7mol/L，包括但不限于0.07mol/L、0.09mol/L、0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L、0.4mol/L、0.5mol/L、0.6mol/L中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0024]采用该范围内的摩尔浓度有利于进一步提高锂离子电池在高电压下的循环性能和电解液在低温下的电导率。
[0025]更优选地，所述电解液中的所述第二锂盐的摩尔浓度为0.1～0.5mol/L。
[0026]优选地，所述成膜添加剂包括二氟磷酸锂(LiPO2F2)、碳酸亚乙烯酯(VC，又称1,3
‑
二氧杂环戊烯
‑2‑
酮、乙烯碳酸酯)、硫酸乙烯酯(DTD)、硫酸二甲酯(DMS)、亚硫酸丁烯酯(BS)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的至少一种。
[0027]成膜添加剂在电极表面可以形成优良的界面保护膜，避免溶剂和电极材料表面发生副反应。
[0028]采用上述种类的成膜添加剂有利于进一步提升锂离子电池的高电压循环性能。
[0029]在本专利技术一些具体的实施方式中，所述成膜添加剂包括二氟磷酸锂(LiPO2F2)、碳酸亚乙烯酯(VC，又称1,3
‑
二氧杂环戊烯
‑2‑
酮、乙烯碳酸酯)、硫酸乙烯酯(DTD)、硫酸二甲酯(DMS)、亚硫酸丁烯酯(BS)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的至少两种。
[0030]优选地，所述电解液中的所述成膜添加剂的质量分数为0.1％～6％；包括但不限于0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.5％、2％、3％、3.5％、4％、5％、5.5％中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0031]采用上述用量范围的成膜添加剂有利于更进一步提升锂离子电池的高电压循环性能。
[0032]更优选地，所述电解液中的所述成膜添加剂的质量分数为0.5％～5％。
[0033]优选地，所述有机溶剂包括醚类溶剂和/或腈类溶剂。
[0034]醚类溶剂与锂负极和碳负极相容性很好，不易与负极发生副反应。
[0035]腈类溶剂具有很高的电导率，能够显著提高锂离子在电解液溶剂中的穿梭能力。同时，腈类溶剂有很高的耐氧化能力，腈类溶剂的氰基官能团可以与正极的金属离子形成稳定的络合，从而提高正极高压稳定性。
[0036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，包括锂盐、有机溶剂和成膜添加剂；其中，所述锂盐包括第一锂盐和第二锂盐；所述第一锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或双氟磺酰亚胺锂；所述第二锂盐包括二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和双草酸硼酸锂中的至少一种。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中的所述第一锂盐的摩尔浓度为0.8～4mol/L；优选地，所述电解液中的所述第一锂盐的摩尔浓度为1～3mol/L。3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中的所述第二锂盐的摩尔浓度为0.05～0.7mol/L；优选地，所述电解液中的所述第二锂盐的摩尔浓度为0.1～0.5mol/L。4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述成膜添加剂包括二氟磷酸锂、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、硫酸二甲酯、亚硫酸丁烯酯和氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述电解液中的所述成膜添加剂的质量分数为0.1％～6％；优选地，所述电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘世琦，刘建文，何思聪，王石泉，
申请(专利权)人：湖北万润新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：