锂离子电池电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池。所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、锂盐添加剂、含硫添加剂和添加剂A，所述添加剂A如式1所示，式1，其中，R1、R2和R3分别独立地包括氢、烷基、烷氧基、烯丙基、丙腈基或膦酸锂基中的任意一种，添加剂A中膦酸锂基团数量≤1。本发明专利技术制备的锂离子电池电解液可以减缓FEC热不稳定带来的负面影响，解决硅负极高温存储性能差的问题。解决硅负极高温存储性能差的问题。

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池。

技术介绍

[0002]硅理论比容量高达4200mAh/g，是一种非常有前景的锂离子电池负极材料。硅在完全嵌锂状态下膨胀收缩高达300％以上，引起SEI膜破裂
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再生
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破裂。这会加速电解液消耗，造成材料颗粒粉化和脱落，恶化其电性能。为了减缓这一情况，电解液中常加入大量氟代碳酸乙烯酯(FEC)。但FEC热不稳定，高温下会与LiPF6、EC等发生反应，导致电解液酸度上升，产气量高，恶化高温存储。
[0003]因此，为了减缓FEC热不稳定带来的负面影响，解决硅负极高温存储性能差的问题，本领域人员做了很多研究。
[0004]CN108598574A公开了一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池，通过添加桥环酸酐类添加剂和氟代碳酸乙烯酯添加剂联合使用，产生协同效果，既提升了高镍体系的高温性能又不影响电池的容量发挥。酸酐类添加剂在受热的情况下，会引起脱二氧化碳反应，使得电池内部增加，最后导致电池的寿命降低。
[0005]CN112467221A公开了一种抑制硅负极膨胀的添加剂以及含有该添加剂的电解液，提供含有双键的抑制硅负极膨胀的化合物添加剂，可以在硅负极表面发生聚合反应，形成稳定的保护膜，来提高硅负极/电解液界面的稳定性，从而改善硅负极材料的粉化现象从而提高电池的高温储存性能。但是双键不稳定，容易发生其他的副反应，导致电池的电化学性能变差。
[0006]如何制备一种减缓FEC热不稳定带来的负面影响，解决硅负极高温存储性能差问题的锂离子电池电解液，是本领域重要的研究方向。

技术实现思路

[0007]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减缓FEC热不稳定带来的负面影响，解决硅负极高温存储性能差问题的锂离子电池电解液及其制备方法和含有其的锂离子电池。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术的目的之一在于提供一种锂离子电池电解液，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、锂盐添加剂、含硫添加剂和添加剂A，所述添加剂A如式1所示：
[0010]其中，R1、R2和R3分别独立地包括氢、烷基、烷氧基、烯丙基、丙腈基或膦酸锂基中的任意一种，添加剂A中膦酸锂基团数量≤1。
[0011]所述锂盐包括LiPF6和/或LiFSI。
[0012]本专利技术电解液中，碳酸亚乙烯酯在负极成膜，氟代碳酸乙烯酯在负极成膜，能减缓硅材料膨胀收缩而引起的SEI膜损坏；锂盐添加剂具有正、负极成膜的作用，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；含硫添加剂在正、负极辅助成膜，且热稳定性较高；新型锂盐添加剂A结构中C
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P键遇HF会断键、随后发生聚合反应，生成Li2PO3F和poly(C
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COLi)，其中poly(C
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COLi)弹性高，能减缓SEI膜在膨胀收缩过程中的损坏。所以，新型锂盐添加剂A能起到除酸、稳定负极界面的功能，有效提高硅负极的高温循环、存储性能。
[0013]作为本专利技术优选的技术方案，按照质量分数计所述碳酸亚乙烯酯占所述电解液的质量分数为0.2～1％，其中所述质量分数可以是0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]本专利技术中碳酸亚乙烯酯的质量分数优选为0.2～1％，添加量过少不能形成致密SEI膜，添加量过大会增大阻抗，且产气严重。
[0015]优选地，按照质量分数计所述氟代碳酸乙烯酯占所述电解液的质量分数为0.1～15％，其中所述质量分数可以是0.1％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％或15％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0016]本专利技术中氟代碳酸乙烯酯的质量分数优选为0.1～15％，添加量过高会恶化高温存储性能，添加量过少会恶化循环性能。
[0017]优选地，所述添加剂A占所述电解液的质量分数为0.2～1％，其中所述质量分数可以是0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，所述含硫添加剂包括1,3
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丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1,3
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丙烯磺酸内酯或甲烷二磺酸亚甲酯中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：1,3
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丙磺酸内酯和硫酸乙烯酯的组合、1,3
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丙磺酸内酯和1,3
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丙烯磺酸内酯的组合、1,3
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丙烯磺酸内酯和甲烷二磺酸亚甲酯的组合或1,3
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丙磺酸内酯和甲烷二磺酸亚甲酯的组合等。
[0019]优选地，按照质量分数计所述含硫添加剂占所述电解液的质量分数为0.5～2％，其中所述质量分数可以是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％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围
内其他未列举的数值同样适用。
[0020]本专利技术中含硫添加剂的质量分数优选为0.5～2％，添加量过少不能在负极形成致密的SEI膜，添加量过多会过度成膜，导致循环性能下降。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，所述锂盐添加剂包括LiFSI、LiPO2F2、LiBOB或LiODFP中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性实例有：LiFSI和LiPO2F2的组合、LiPO2F2和LiBOB的组合或LiBOB和LiODFP的组合等。
[0022]优选地，按照质量分数计所述锂盐添加剂占所述电解液的质量分数为0.5～1％，其中所述质量分数可以是0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0023]本专利技术中锂盐添加剂的质量分数优选为0.5～1％，添加量过少不能形成致密的SEI膜，添加量过多会带来产气及电性能下降。
[0024]作为本专利技术优选的技术方案，所述锂盐在所述电解液中的浓度为1.0～1.3mol/L，其中所述浓度可以是1.0mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L或1.3mol/L等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]作为本专利技术优选的技术方案，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、锂盐添加剂、含硫添加剂和添加剂A，所述添加剂A如式1所示：其中，R1、R2和R3分别独立地包括氢、烷基、烷氧基、烯丙基、丙腈基或膦酸锂基中的任意一种，添加剂A中膦酸锂基团数量≤1；所述锂盐包括LiPF6和/或LiFSI。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，按照质量分数计所述碳酸亚乙烯酯占所述电解液的质量分数为0.2～1％；优选地，按照质量分数计所述氟代碳酸乙烯酯占所述电解液的质量分数为0.1～15％；优选地，所述添加剂A占所述电解液的质量分数为0.2～1％。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述含硫添加剂包括1,3
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丙磺酸内酯、硫酸乙烯酯、1,3
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丙烯磺酸内酯或甲烷二磺酸亚甲酯中的任意一种或至少两种的组合；优选地，按照质量分数计所述含硫添加剂占所述电解液的质量分数为0.5～2％。4.根据权利要求1
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3任一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐添加剂包括LiFSI、LiPF6、LiPO2F2、LiBOB或LiODFP中的任意一种或至少两种的组合；优选地，按照质量分数计所述锂盐添加剂占所述电解液的质量分数为0.5～1％。5.根据权利要求1
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4任一项所述的电解液，其特征在于，所述锂盐在所述电解液中的浓度为...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟颖贤，邹志群，曾汉民，徐秋红，刘顿，樊广恒，严成结，
申请(专利权)人：湖北亿纬动力有限公司，
类型：发明
国别省市：