一种高锂盐浓度电解液及其在锂离子电池中的使用方法技术

本发明专利技术公开了一种高锂盐浓度电解液及其在锂离子电池中的使用方法。高锂盐浓度电解液所用溶剂分为高沸点溶剂和低沸点溶剂，具体使用过程为在高沸点溶剂中配制3

【技术实现步骤摘要】
一种高锂盐浓度电解液及其在锂离子电池中的使用方法


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及一种高锂盐浓度电解液及其在锂离子电池中的使用方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池作为一种无污染的绿色能源，广泛应用在消费电子，电动汽车和大规模储能领域,随着市场对锂离子电池的需求的不断扩大，对电池性能也提出了更高的要求，高能量密度，长循环性能以及安全性能，现有的商业化电解液采用的锂盐浓度通常在1mol左右，溶剂通常采用碳酸酯类溶剂，锂盐受正极材料和电解液中溶剂的影响，会在电极界面发生分解，造成正极活性物质的劣化和电解液性质的恶化，缩短电池使用寿命以及导致电池产气，产生安全隐患。
[0003]日本东京大学atsuoyamada等人发现超高浓度的溶剂化锂盐具有良好的电化学稳定性，可以作为锂离子电池电解液，因此提出了高浓度锂盐电解液(一般指浓度在3mol/L以上)的概念，高浓度锂盐因其独特的溶剂化结构，使其具有优异的耐氧化/还原能力，预防铝集流体腐蚀及提高电池的倍率性能等，但是高浓度锂盐电解液粘度较大，导致离子电导率低，影响充放电过程中锂离子的迁移。
[0004]河南电池研究院202010172030.6提出一种高成膜性电解液，用高于3mol/L浓度锂盐的电解液在电池化成过程中形成致密的无机界面膜，然后再注入常规浓度的电解液支撑电池的循环充放。该方法可以在电池中形成较好的界面膜，但是后期注入的常规浓度电解液大量的非水有机溶剂，仍然使电池具有热失控的风险。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种高锂盐浓度电解液及其在锂离子电池中的使用方法。
[0006]一种高锂盐浓度电解液，所述高锂盐浓度电解液为锂盐浓度高于3mol的电解液，经过低沸点非水溶剂稀释后，呈常规浓度电解液进行保存和运输，该电解液由锂盐、非水溶剂、正负极成膜添加剂组成；
[0007]所述锂盐为双氟磷酰亚胺锂、双三氟磷酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂中的一种或多种；
[0008]所述非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、1,3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氧戊环、1,2
‑
二甲氧基乙烷、丙酮、乙腈、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃中的任意两种或两种以上的组合；
[0009]所述低沸点溶剂为碳酸二甲酯、1,3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氧戊环、1,2
‑
二甲氧基乙烷、丙酮、乙腈、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃中的任意两种或两种以上的组合；
[0010]所述正极成膜添加剂为碳酸酯类添加剂、磺酸酯类添加剂、砜类添加剂、磷酸酯类
添加剂、特殊锂盐类添加剂中任意一种或两种以上任意组合；
[0011]所述负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯，碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯等添加剂中任意一种或两种以上的任意组合；
[0012]所述正负极添加剂的添加量在0.5
‑
6.5％之间。
[0013]所述的高锂盐浓度电解液的使用方法，按照如下步骤进行：
[0014](1)配制摩尔浓度3
‑
4mol/L的高浓度锂盐电解液；
[0015](2)将一种或多种低沸点非水溶剂加入电解液中，将电解液稀释至常规1
‑
1.2mol/L锂盐浓度；
[0016](3)配制常规1
‑
1.2mol/L锂盐浓度电解液，添加剂与高锂盐浓度电解液一致，非水溶剂采用高沸点溶剂或高沸点溶剂组合；
[0017](4)将步骤(2)稀释后的高浓度锂盐电解液或步骤(3)配置的常规1
‑
1.2mol/L锂盐浓度电解液注入电芯，静置后，进行化成工步；
[0018](5)将步骤(4)化成后的锂盐电解液电池进行真空抽气工步，目的是抽出其中低沸点的溶剂，造成电池内电解液呈现高浓度锂盐状态，设备的真空度由低沸点非水溶剂的室温蒸气压确定，抽真空时间保持1
‑
10s；
[0019](6)将步骤(5)抽真空后的电池进行二次化成，化成电压为3.2
‑
4.2V；
[0020](7)将步骤(6)二次化成后电池进行老化，老化后再次真空抽气，真空度由低沸点非水溶剂的室温蒸气压确定，抽真空时间保持1
‑
10s，最后完成电池封装。
[0021]步骤(1)、(2)中所述的高浓度锂盐和步骤(3)中所述的常规浓度锂盐电解液的配制过程均在手套箱中完成。
[0022]步骤(2)中所述高浓度锂盐电解液注液量为理论注液量的2倍，以保证充足的电解液留在正负极片上的活性物质颗粒间。
[0023]步骤(2)中所述低沸点非水溶剂为碳酸二甲酯、1,3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氧戊环、1,2
‑
二甲氧基乙烷、丙酮、乙腈、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃中的任意两种或两种以上的组合。
[0024]步骤(3)中所述锂盐为双氟磷酰亚胺锂、双三氟磷酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂中的一种或多种；所述非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、1,3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氧戊环、1,2
‑
二甲氧基乙烷、丙酮、乙腈、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃中的任意两种或两种以上的组合。
[0025]步骤(4)中高浓度锂盐电解液注入电芯后，静置24
‑
72h，静置温度25
‑
45℃，然后进行化成工步，化成温度25
‑
45℃，化成电压小于3.2V，化成电流为0.02
‑
0.1C。
[0026]步骤(6)中对抽真空后的电池进行二次化成，化成电压为3.75V。
[0027]步骤(7)中电池二次化成后进行老化，老化温度45
‑
55℃，老化时间4
‑
72h。
[0028]本专利技术的有益效果：本专利技术的电解液不需要额外添加润湿剂就可以完成电解液在电池中的浸润作用，采用两次化成工艺，可以在电池正负极形成阶梯型的界面膜，提高电池的循环寿命，通过真空抽气控制电解液中溶剂的含量，提高电解液在高温下的安全性。与常规浓度电解液相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高锂盐浓度电解液，其特征在于，所述高锂盐浓度电解液为锂盐浓度高于3mol的电解液，经过低沸点非水溶剂稀释后，呈常规浓度电解液进行保存和运输，该电解液由锂盐、非水溶剂、正负极成膜添加剂组成；所述锂盐为双氟磷酰亚胺锂、双三氟磷酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、六氟磷酸锂或四氟硼酸锂中的一种或多种；所述非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、1,3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氧戊环、1,2
‑
二甲氧基乙烷、丙酮、乙腈、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃中的任意两种或两种以上的组合；所述低沸点溶剂为碳酸二甲酯、1,3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1,3
‑
二氧戊环、1,2
‑
二甲氧基乙烷、丙酮、乙腈、乙酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃中的任意两种或两种以上的组合；所述正极成膜添加剂为碳酸酯类添加剂、磺酸酯类添加剂、砜类添加剂、磷酸酯类添加剂、特殊锂盐类添加剂中任意一种或两种以上任意组合；所述负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯，碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯等添加剂中任意一种或两种以上的任意组合；所述正负极添加剂的添加量在0.5
‑
6.5%之间。2.权利要求1所述的高锂盐浓度电解液的使用方法，其特征在于，按照如下步骤进行：（1）配制摩尔浓度3
‑
4mol/L的高浓度锂盐电解液；（2）将一种或多种低沸点非水溶剂加入电解液中，将电解液稀释至常规1
‑
1.2mol/L锂盐浓度；（3）配制常规1
‑
1.2mol/L锂盐浓度电解液，添加剂与高锂盐浓度电解液一致，非水溶剂采用高沸点溶剂或高沸点溶剂组合；（4）将步骤（2）稀释后的高浓度锂盐电解液或步骤（3）配置的常规1
‑
1.2mol/L锂盐浓度电解液注入电芯，静置后，进行化成工步；（5）将步骤（4）化成后的锂盐电解液电池进行真空抽气工步，设备的真空度由低沸点非水溶剂的室温蒸气压确定，抽真空时间保持1
‑
10s；（6）将步骤（5）抽真空后的电池进行二次化成，化成电压为3.2
‑
4.2V；（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨欢，孙春胜，张和平，朱少华，乔顺攀，赵京伟，李俊杰，汪宇凡，顿温新，刘宏，
申请(专利权)人：香河昆仑新能源材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：