醚酯混合型电解质、锂电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种醚酯混合型电解质、锂电池及其制备方法，所述电解质包括以下组分：卤素锂盐、酰亚胺锂盐、硝酸锂、六氟磷酸锂、环状醚、链状醚、环状酯和链状酯；其制备方法包括：将所述卤素锂盐、所述硝酸锂、所述酰亚胺锂盐溶解于由所述环状醚和所述链状醚组成的混合醚类溶剂中，得到含醚混合物；将所述六氟磷酸锂溶解于由所述环状酯和所述链状酯的混合酯类溶剂中，得到含酯混合物；混合所述含醚混合物和所述含酯混合物，得到所述醚酯混合型电解质。本发明专利技术可有效改善高镍三元锂电池循环性能差的问题，得到性能更优异的高镍三元锂电池。得到性能更优异的高镍三元锂电池。得到性能更优异的高镍三元锂电池。

【技术实现步骤摘要】
醚酯混合型电解质、锂电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及高镍三元锂电池的
，特别涉及含有卤素锂盐的高镍三元锂电池用电解质的


技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)具有能量密度高、服役周期长、工作电压稳定、重量轻及环境友好等优点，得到了广泛的研究，并被成功应用于便携式消费电子产品、新能源汽车以及存储系统等诸多领域。近年来，随着新能源电动汽车的快速发展，社会对动力电池的高能量密度的需求也日益增加，而以石墨为负极的锂离子电池的实际容量的发展已经接近理论容量极限，高镍三元材料的锂金属电池凭借其低成本、高容量等优点得到了更多的关注，但其具有循环稳定性差的显著缺陷。
[0003]高镍三元锂电池由三个核心材料构成：电解质、正极材料、负极材料。其中电解质不仅直接连接正极与负极，而且是氧化还原反应中锂离子输运的介质，影响和控制着界面反应和电池的安全性。而高镍三元锂电池循环性能差的重要原因包括金属锂与现有电解质会产生副反应导致金属锂的过度消耗并进一步在循环过程中出现“死锂”现象，针对该问题，固态电解质膜因其对副反应的阻断作用是一种较好的解决手段，但现有技术仍缺乏性能较为理想可应用于高镍三元锂电池中的固态电解质。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种新型电解质及其所得高镍三元锂电池，并提供其制备方法，该新型电解质可解决现有技术中高镍三元锂电池长循环中金属锂负极的不可逆消耗及在充放电过程中金属锂与电解液生成的固态电解质界面不致密、不均一等缺点，可在低成本下形成无机成分含量更高、更致密稳定的固态电解质界面，有效提高了高镍三元锂电池的容量及循环性能。
[0005]本专利技术首先提供了如下的技术方案：
[0006]醚酯混合型电解质，其包括以下组分：卤素锂盐、酰亚胺锂盐、硝酸锂、六氟磷酸锂、环状醚、链状醚、环状酯和链状酯。
[0007]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述卤素锂盐、所述硝酸锂、所述酰亚胺锂盐、所述六氟磷酸锂的质量比为(0.1～1)：(0.1～1)：(0.1～3)：(0.1～3)。
[0008]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述环状醚、链状醚、环状酯和链状酯的体积比为(0.1～1)：(0.1～1)：(0.1～1)：(0.1～1)。
[0009]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述环状醚的体积占所述环状醚和所述链状醚的总体积的10～90％，进一步优选的，所述环状醚的体积占所述环状醚和所述链状醚的总体积的50％。
[0010]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述环状酯的体积占所述环状酯和所述链状酯的总体积的10～90％，进一步优选的，所述环状酯的体积占所述环状酯和所述链状酯的总
体积的50％。
[0011]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述卤素锂盐、所述硝酸锂、所述酰亚胺锂盐、所述六氟磷锂的质量比为26：8：32：32。
[0012]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述卤素锂盐选自氟化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种，进一步优选的，所述卤素锂盐选自氟化锂。
[0013]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述酰亚胺锂盐选自双三氟甲基磺酸亚酰胺锂和/或双氟磺酰亚胺锂。
[0014]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述环状醚选自1，3
‑
二氧戊环和/或四氢呋喃。
[0015]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述链状醚选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲基醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的一种或多种。
[0016]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述环状酯选自碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯。
[0017]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述链状酯选自碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯。
[0018]本专利技术进一步提供了上述醚酯混合型电解质的制备方法，其包括：
[0019]在惰性氛围下将所述卤素锂盐、所述硝酸锂、所述酰亚胺锂盐溶解于由所述环状醚和所述链状醚组成的混合醚类溶剂中，得到含醚混合物；
[0020]在惰性氛围下将所述六氟磷酸锂溶解于由所述环状酯和所述链状酯的混合酯类溶剂中，得到含酯混合物；
[0021]在惰性氛围下将所述含醚混合物和所述含酯混合物进行混合，得到总混合物；
[0022]在惰性氛围下使所述总混合物充分混合，直至溶解完全，得到所述醚酯混合型电解质。
[0023]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述含醚混合物的体积占所述总混合物体积的10％～90％，进一步优选的，所述含醚混合物的体积占所述总混合物体积的10％。
[0024]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述惰性氛围为氩气气氛，其水含量小于1ppm，氧气含量小于1ppm。
[0025]根据本专利技术的一些优选实施方式，步骤(4)中所述混合的温度为20～30℃，即常温混合。
[0026]本专利技术进一步提供了含有上述醚酯混合型电解质和/或根据上述制备方法制备得到的醚酯混合型电解质的高镍三元锂电池及其制备方法。
[0027]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述高镍三元锂电池的制备方法包括：
[0028]获得所述醚酯混合型电解质；
[0029]获得所述高镍三元锂电池正极材料和锂片；
[0030]将所述高镍三元锂电池正极材料、所述锂片和所述醚酯混合型电解质进行封装，得到所述高镍三元锂电池。
[0031]其中，所述正极材料可进一步优选如：高镍三元正极材料LiNi
0.6
Co
0.2
Mn
0.2
和/或LiNi
0.8
Co
0.1
Mn
0.1
O2。
[0032]本专利技术可获得高浓度卤素锂盐和硝酸锂的醚酯混合型新型电解液，其可成功应用于高镍三元锂电池中，通过其形成的固体电解质膜中的有机及无机成分对现有技术中的高镍三元锂电池的固态电解质膜(SEI)进行了充分改性。
[0033]本专利技术的电解质中，卤素锂盐(如氟化锂)和硝酸锂等无机锂盐有助于形成更稳
定、均一、致密的固体电解质膜，其中，卤素锂盐如氟化锂具有成本低、分子小、对电极表面润湿性好的特点，但其具有难溶于其他有机溶剂等的缺陷，将氟化锂溶解于醚类混合溶剂，再通过醚类与酯类有机溶剂的混合可充分实现氟化锂在电解质体系中均匀添加，得到稳定、均一的固体电解质膜。
[0034]本专利技术进一步具备以下有益效果：
[0035]本专利技术针对高镍三元锂电池虽具有高比容量和低成本的优势，但存在循环性能较差，热稳定差的缺点，通过醚酯混合的方式，采用高浓度氟化锂和硝酸锂，调节了固态电解质膜的成分结构，实现了高镍三元锂电池的高稳定循环；
[0036]在一些优选实施例中，本专利技术中使用的氟化锂具有价格低廉，粘度较低和溶剂氧化稳定性较高，对电极和隔膜的润湿性好等优点，与硝酸锂协同作用，有助于固体电解质膜的改性。但氟化锂是一种微溶于水，溶于酸，难溶于酒精和其他有机溶剂的物质，本专利技术通过醚酯混合的方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.醚酯混合型电解质，其特征在于，其包括以下组分：卤素锂盐、酰亚胺锂盐、硝酸锂、六氟磷酸锂、环状醚、链状醚、环状酯和链状酯；其中，所述卤素锂盐、所述硝酸锂、所述酰亚胺锂盐、所述六氟磷酸锂的质量比为(0.1～1)：(0.1～1)：(0.1～3)：(0.1～3)；所述环状醚、链状醚、环状酯和链状酯的体积比为(0.1～1)：(0.1～1)：(0.1～1)：(0.1～1)。2.根据权利要求1所述的醚酯混合型电解质，其特征在于，其中，所述卤素锂盐选自氟化锂、溴化锂、碘化锂中的一种或多种；所述酰亚胺锂盐选自双三氟甲基磺酸亚酰胺锂和/或双氟磺酰亚胺锂；和/或，所述环状醚选自1，3
‑
二氧戊环和/或四氢呋喃；和/或，所述链状醚选自乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲基醚、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚中的一种或多种；和/或，所述环状酯选自碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯；和/或，所述链状酯选自碳酸二甲酯和/或碳酸甲乙酯。3.根据权利要求2所述的醚酯混合型电解质，其特征在于，所述卤素锂盐选自氟化锂。4.根据权利要求1所述的醚酯混合型电解质，其特征在于，所述卤素锂盐、所述硝酸锂、所述酰亚胺锂盐、所述六氟磷锂的质量比为26：8：32：32。5.根据权利要求1所述的醚酯混合型电解质，其特征在于，所述环状醚的体积占所述环状醚和所述链状醚的总体积的10～90％；和/或，所述环状酯的体积占所述环状酯和所述链状酯的总体积的10～90％。6.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔龙，范潇中，付青姗，王芳芳，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：