一种高镍硅基锂离子电池电解液及圆柱高镍硅基锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了高镍硅基锂离子电池电解液及圆柱高镍硅基锂离子电池,电解液包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，添加剂包括正极新型锂盐添加剂、负极成膜添加剂和正极保护添加剂，正极新型锂盐添加剂包括二氟草酸硼酸（LiODFB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）中至少一种，负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯（FEC），或氟代碳酸乙烯酯（FEC）与亚硫酸丙烯酯（PS）、碳酸亚乙烯酯（VC）中至少一种的组合，正极保护添加剂为丙烯磺酸内酯。本发明专利技术电解液能有效抑制正负极材料表面和电解液有机组分发生副反应，催进正极和负极形成稳定的CEI/SEI膜，电解液电导率更高，热稳定性更好，提升界面的稳定性，有效改善高镍硅基锂离子电池的高温性能和循环寿命。子电池的高温性能和循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种高镍硅基锂离子电池电解液及圆柱高镍硅基锂离子电池


[0001]本专利技术涉及锂离子电池制备
，尤其涉及一种高镍硅基锂离子电池电解液及圆柱高镍硅基锂离子电池。

技术介绍

[0002]动力电池是新能源电动汽车的关键部件，其性能直接决定了电动汽车的续航里程、环境适应性等关键参数。当前主流动力电池为锂离子电池，虽然相对其他类型电池具有能量密度高、体积小、无记忆效应、循环寿命长等优点，但仍然存在续航里程不足的问题。为了解决续航里程不足问题，需要提升锂离子电池的能量密度。目前主流提升能量密度的方向为正极采用更高镍含量的镍钴锰酸锂材料，同时负极采用石墨和预锂化硅氧复合的硅基材料，此种方式结合能够更好的提升锂离子电池的能力密度，但是针对高镍硅基材料体系的电解液产品不够成熟，需要针对性的开发，采用多元化锂盐、溶剂组分、正负极添加剂的合理优化，从而满足高镍硅基体系锂离子电池的需求。目前针对高镍硅基锂离电池主要问题在以下几个方面：
[0003]1、正极高镍三元材料随着镍含量的提升会造成正极材料的热稳定性下降和表面活性加强，正极材料表面会和电解液有机组分持续发生副反应，从而造成电池正极CEI膜厚度增加和阻抗的增加，引起倍率性能变差，出现容量循环衰减问题；
[0004]2、硅基负极材料由于硅在嵌锂/脱锂过程中的体积效应明显，在长期循环过程中易粉化破碎，甚至出现脱落现象，硅具有较大的膨胀，在硅负极不断的嵌锂/脱锂过程中，会导致SEI膜的不断破裂、再生，一方面会大量消耗电解液，另一方面会增加电池阻抗，导致循环变差。/>[0005]3、高温环境下锂离子电池体系中的六氟磷酸锂及电解液的其他成分极易发生分解，加速电解液和正负极界面膜的破坏，造成锂离子电池发生失效。

技术实现思路

[0006]为了解决上述现有高镍硅基锂离电池的正极材料表面会和电解液有机组分持续发生副反应，导致正极CEI膜厚度增加和阻抗的增加，硅负极在不断的嵌锂/脱锂过程中，会导致SEI膜的不断破裂、再生，一方面会大量消耗电解液，另一方面会增加电池阻抗，高温环境下电解液中的六氟磷酸锂及其他成分极易发生分解的问题，本专利技术提供了一种高镍硅基锂离子电池电解液，通过加入和正极新型锂盐添加剂、负极成膜添加剂和正极保护添加剂优缺点进行互补，发挥各自优势，达到性能互补，电解液电导率更高，热稳定性更好，可以催进正极和负极形成稳定的CEI膜/SEI膜，提升界面的稳定性，有效改善高温性能和循环寿命。
[0007]本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0008]一种高镍硅基锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括正极新型锂盐添加剂和负极成膜添加剂，或正极新型锂盐添加剂、负极
成膜添加剂和正极保护添加剂，所述正极新型锂盐添加剂包括二氟草酸硼酸(LiODFB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)中的至少一种，所述负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)，或氟代碳酸乙烯酯(FEC)与亚硫酸丙烯酯(PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)中至少一种的组合，所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)在锂离子电解液的重量占比为 7.0～13.0％，所述正极保护添加剂为丙烯磺酸内酯(PST)。
[0009]作为本技术的进一步改进，所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF6)，在锂离子电解液的重量占比为15.0～16.0％。
[0010]作为本技术的进一步改进，所述正极新型锂盐添加剂在锂离子电解液的重量占比为0.3～1.0％。
[0011]作为本技术的进一步改进，所述正极保护添加剂丙烯磺酸内酯(PST)在锂离子电解液的重量占比为0.3～1.0％。
[0012]作为本技术的进一步改进，所述负极成膜添加剂在锂离子电解液的重量占比为7.0～15.0％。
[0013]作为本技术的进一步改进，所述非水性有机溶剂包括环状碳酸酯碳酸乙烯酯(EC)、链状碳酸酯碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)，所述环状碳酸酯碳酸乙烯酯(EC)、链状碳酸酯碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC) 的质量比为20％：10％：70％，所述非水性有机溶剂在锂离子电解液的重量占比为70～84％。
[0014]本专利技术还提供了一种高镍硅基锂离子电池，其特征在于：所述高镍硅基锂离子电池含有上述高镍硅基锂离子电池电解液。
[0015]作为本技术的进一步改进，所述高镍硅基锂离子电池包括正极片和负极片，所述正极片的活性物质为镍钴锰酸锂LiNi
0.91
Co
0.06
Mn
0.03
，所述负极片的活性物质为二次针状焦石墨和预锂硅氧复合材料。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过添加正极新型锂盐添加剂、正极保护添加剂和负极成膜添加剂，与现有电解液进行性能互补，发挥各自优势，能有效抑制正极材料表面和电解液有机组分发生副反应，有效改善镍钴锰酸锂正极材料与负极二次针状焦石墨和预锂硅氧复合负极材料于非水性电解液中正负极成膜的稳定性，催进正极和负极形成稳定的CEI/SEI膜，电解液电导率更高，热稳定性更好，提升界面的稳定性。本专利技术制备的电解液应用于高镍硅基锂离子电池中，有效改善高温性能和循环寿命，在25℃循环截止70％循环保持率循环周次达到720次以上，60℃高温存储容量保持率可以达到93％以上，容量恢复率可达到97％以上，80℃高温存储高温断路率低于25％。
具体实施方式
[0017]下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。
[0018]实施例1：
[0019]在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)内，将环状碳酸酯碳酸乙烯酯(EC)、链状碳酸酯碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)以20％：10％：70％的质量比例进行混合均匀，达到混合均匀的混合溶剂溶液，在混合溶剂中加入电解液总质量15.7％的六氟磷酸锂(LiPF6)、0.3％二氟草酸硼酸 (LiODFB)搅拌至完全溶解，然后加入电解液总质量
0.3％丙烯磺酸内酯 (PST)、7.0％氟代碳酸乙烯酯(FEC)，搅拌均匀后得到高镍硅基锂离子电池电解液。
[0020]实施例2：
[0021]在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)内，将环状碳酸酯碳酸乙烯酯(EC)、链状碳酸酯碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)以20％： 10％：70％的质量比例进行混合均匀，达到混合均匀的混合溶剂溶液，在混合溶剂中加入电解液总质量15.5％的六氟磷酸锂(LiPF6)、0.5％二氟草酸硼酸(LiODFB)搅拌至完全溶解，然后加入电解液总质量0.5％丙烯磺酸内酯(PST)、 7.0％氟代碳酸乙烯酯(FEC)，搅拌均匀后得到高镍硅基锂离子电池电解液。
[0022]实施例3：
[0023]在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)内，将环状碳酸酯碳酸乙烯酯(EC)、链状碳酸酯碳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高镍硅基锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于：所述添加剂包括正极新型锂盐添加剂、负极成膜添加剂，或正极新型锂盐添加剂、负极成膜添加剂和正极保护添加剂，所述正极新型锂盐添加剂包括二氟草酸硼酸（LiODFB）、二氟磷酸锂（LiPO2F2）、双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）中的至少一种，所述负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯（FEC），或氟代碳酸乙烯酯（FEC）与亚硫酸丙烯酯（PS）、碳酸亚乙烯酯（VC）中至少一种的组合，所述氟代碳酸乙烯酯（FEC）在锂离子电解液的重量占比为7.0～13.0%，所述正极保护添加剂为丙烯磺酸内酯（PST）。2.根据权利要求1所述的一种高镍硅基锂离子电池电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂（LiPF6），在锂离子电解液的重量占比为15.0～16.0%。3.根据权利要求1所述的一种高镍硅基锂离子电池电解液，其特征在于： 所述正极新型锂盐添加剂在锂离子电解液的重量占比为0.3～1.0%。4.根据权利要求1所述的一种高镍硅基锂离子电池电解液，其特征在于：所述正极保护添加剂丙烯磺酸内酯（PST）在锂离子电...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨广林，相江峰，袁军，
申请(专利权)人：江西远东电池有限公司，
类型：发明
国别省市：