高性能锂金属电池电解液及高性能锂金属电池制造技术

本发明专利技术公开了一种高性能锂金属电池电解液及高性能锂金属电池。所述高性能锂金属电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，所述有机溶剂包括0

【技术实现步骤摘要】
高性能锂金属电池电解液及高性能锂金属电池


[0001]本专利技术涉及一种锂金属电解液，特别涉及一种高性能锂金属电池电解液及高性能锂金属电 池，属于锂电池


技术介绍

[0002]随着新能源汽车的大力推广，以及大规模储能产品的兴起，人们不断追求高能量密度、长 循环寿命、安全且成本低廉的储能电池体系。锂金属具有高的理论比容量(3860mAh/g)，低的 密度(0.534g/cm3)，最低的电化学电位(
‑
3.04Vvs.标准氢电极)，因此被认为是构筑新型储能 电池最理想的负极材料。
[0003]然而，锂枝晶问题一直是锂金属负极实际应用的最大障碍，锂金属由于其极强的还原性， 会和电解液中的有机溶剂发生反应，在其表面生成一层脆弱的固体电解质膜(SEI)，在锂沉积 /脱出的过程中，由于SEI膜传质的不均匀性，锂金属无法均匀沉积，导致锂枝晶生长。不断生 长的锂枝晶会穿透SEI膜甚至隔膜，引发严重的安全性问题。同时，不断被破坏和再生长的 SEI膜会持续消耗电解液，导致电池内部干涸并失效，严重制约了电池的循环寿命。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的在于提供一种高性能锂金属电池电解液及高性能锂金属电池，以克服现 有技术中的不足。
[0005]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0006]本专利技术实施例提供了一种高性能锂金属电池电解液，其包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其 中，所述有机溶剂包括0
‑
30wt％羧酸酯、0<br/>‑
30wt％氟代羧酸酯、20
‑
40wt％碳酸酯、20
‑
40wt％ 氟代碳酸酯、0
‑
20wt％醚类和0
‑
20wt％氟代醚，所述添加剂包括成膜类添加剂和阻燃类添加 剂，其中成膜类添加剂质量分数为0.01
‑
5wt％，的阻燃类添加剂质量分数为0
‑
5wt％。
[0007]本专利技术实施例还提供了一种高性能锂金属电池，其包括正极、负极、隔膜以及如所述的高 性能锂金属电池电解液。
[0008]与现有技术相比，本专利技术的优点包括：
[0009]1)本专利技术中酯类和醚类非水有机溶剂的混合使用，提升了电解液的电压稳定窗口，增加了 锂盐和添加剂的溶解度以提升其离子电导率，并且，还进一步调节了电解液的熔沸点，有助于 其高低温性能的改善；
[0010]2)本专利技术中选用的锂盐体系对腐集流体稳定，并会在正极材料表面形成一层稳定的CEI， 抑制高电压态时正极材料对电解液的催化分解，减少电解液的消耗速度，从而提升锂金属电池 的循环稳定性；
[0011]3)本专利技术中添加剂之一的成膜型添加剂，可在负极表面形成致密柔韧和低阻抗的SEI膜， 同时成模型添加剂可以降低电解液表面张力并增加电解液在高电压下的耐氧化性
能；而阻燃型 添加剂可以显著改善电解液的闪电，抑制热失控，提升锂金属电池在滥用条件下的安全性能。
具体实施方式
[0012]鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方 案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
[0013]本专利技术实施例提供了一种高性能锂金属电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其 中，所述有机溶剂包括0
‑
30wt％羧酸酯、0
‑
30wt％氟代羧酸酯、20
‑
40wt％碳酸酯、20
‑
40wt％ 氟代碳酸酯、0
‑
20wt％醚类和0
‑
20wt％氟代醚，所述添加剂包括成膜类添加剂和阻燃类添加 剂，其中，所述羧酸酯、氟代羧酸酯、碳酸酯、氟代碳酸酯、醚类和氟代醚的含量均不为0， 且该有机溶剂所含的羧酸酯、氟代羧酸酯、碳酸酯、氟代碳酸酯、醚类和氟代醚的总量为 100％。
[0014]进一步的，所述添加剂占电解液总质量的0.01
‑
10wt％。
[0015]进一步的，所述添加剂包括0.01
‑
5wt％的成膜类添加剂和0
‑
5wt％的阻燃类添加剂，所述阻 燃类添加剂的含量大于0。
[0016]进一步的，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代乙烯酯、硝 酸锂、二氟草酸锂硼酸锂、二氟磷酸锂、六甲氧基环三磷腈、六(2，2，2
‑
三氟乙氧基)环三磷腈、 苯氧基五氟环三磷腈、乙氧基五氟环三磷腈、三异丙基乙磺酰(五氟苯基)膦中两种以上的组 合，但不限于此。
[0017]进一步的，所述锂盐占电解液总质量的10
‑
30wt％。
[0018]进一步的，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二草酸 硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0019]进一步的，所述锂盐的浓度为0.6
‑
4.2mol/L。
[0020]进一步的，所述有机溶剂占电解液总质量的50
‑
80％。
[0021]进一步的，所述羧酸酯包括乙酸丙酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯中的任意一种或两 种以上的组合，但不限于此。
[0022]进一步的，所述氟代羧酸酯包括二氟乙酸丙酯、三氟丙酸丙酯、七氟丁酸乙酯中的任意一 种或两种以上的组合，但不限于此。
[0023]进一步的，所述的碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的任 意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0024]进一步的，所述氟代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸甲乙酯、氟代碳酸二乙酯中的 任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
[0025]进一步的，所述醚类包括乙二醇二甲醚、1，3
‑
二氧戊环、4
‑
甲基
‑
1，3
‑
二氧戊环、2
‑
甲基
‑
1，3
‑ꢀ
二氧戊环、二甘醇二甲醚、四氢呋喃、2
‑
甲基四氢呋喃、二甲氧甲烷中的任意一种或两种以上 的组合，但不限于此。
[0026]进一步的，所述氟代醚包括氟代乙二醇二甲醚、氟代1，3
‑
二氧戊环、氟代4
‑
甲基
‑
1，3
‑
二氧 戊环、氟代2
‑
甲基
‑
1，3
‑
二氧戊环、氟代二甘醇二甲醚、氟代四氢呋喃、氟代2
‑
甲基四氢呋喃、 氟代二甲氧甲烷中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。
4.30V，截止电流0.02C，测试电池的厚度T1、电压和内阻；
[0044]将满电态的电池置于85℃恒温箱中存储4h，测量电池热厚度记为T2，常温搁置2h后测试 电池的冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高性能锂金属电池电解液，其特征在于包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，所述有机溶剂包括0
‑
30wt％羧酸酯、0
‑
30wt％氟代羧酸酯、20
‑
40wt％碳酸酯、20
‑
40wt％氟代碳酸酯、0
‑
20wt％醚类和0
‑
20wt％氟代醚，所述添加剂包括成膜类添加剂和阻燃类添加剂。2.根据权利要求1所述高性能锂金属电池电解液，其特征在于：所述添加剂占电解液总质量的0.1
‑
10％。3.根据权利要求1或2所述高性能锂金属电池电解液，其特征在于：所述添加剂包括0.01
‑
5wt％的成膜类添加剂和0
‑
5wt％的阻燃类添加剂。4.根据权利要求3所述高性能锂金属电池电解液，其特征在于：所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代乙烯酯、硝酸锂、二氟草酸锂硼酸锂、二氟磷酸锂、六甲氧基环三磷腈、六(2，2,2
‑
三氟乙氧基)环三磷腈、苯氧基五氟环三磷腈、乙氧基五氟环三磷腈、三异丙基乙磺酰(五氟苯基)膦中两种以上的组合。5.根据权利要求1所述高性能锂金属电池电解液，其特征在于：所述锂盐占电解液总质量的10
‑
30wt％。6.根据权利要求1或5所述高性能锂金属电池电解液，其特征在于：所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的任意一种或两种以上的组合。7.根据权利要求6所述高性能锂金属电池电解液，其特征在于：所述锂盐的浓度为0.6
‑
4.2mol/L。8.根据权利要求1所述高性能锂金属电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂占电解液总质量的50
‑
80％；优选的，所述羧酸酯包括乙酸丙酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述氟代羧酸酯包括二氟乙酸丙酯、三氟丙酸丙酯、七氟丁酸乙酯中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述的碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述氟代...

【专利技术属性】
技术研发人员：周飞，张跃钢，周莉莎，何俊，徐文善，孙亢，温明明，蔡留留，黄珺琛，
申请(专利权)人：安徽盟维新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：