一种用于高镍三元锂电池的电解液及其制备方法和高镍三元锂电池技术

本发明专利技术公开了一种用于高镍三元锂电池的电解液及其制备方法和高镍三元锂电池，属于电池材料技术领域。本发明专利技术所述电解液的制备原料包括新型复合添加剂；所述新型复合添加剂包括硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中的至少两种。本发明专利技术还提供所述电解液的制备方法，以及包括所述电解液的高镍三元锂电池。本发明专利技术所述电解液能够有效高电解液的负极稳定性，减轻高镍三元锂电池的失效模式，提高锂离子电池的容量和循环性能。提高锂离子电池的容量和循环性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于高镍三元锂电池的电解液及其制备方法和高镍三元锂电池


[0001]本专利技术涉及电池材料
，尤其是涉及一种用于高镍三元锂电池的电解液及其制备方法和高镍三元锂电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池(LIBs)因具有能量密度高、循环寿命长、工作电压稳定以及环境友好等优点得到了广泛的研究，并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。随着锂离子电池在新能源汽车领域应用逐步扩大，续航里程成为制新能源汽车发展的关键因素，提高锂离子电池的能量密度是解决续航焦虑的有效途径，高镍三元层状材料具有比容量高、成本低及安全性相对较好等优点，被认为是最具前景的高比能锂离子电池正极材料之一。其中Li[Ni1‑
x
‑
y
Co
x
Mn
y
]O2(NCM)和Li[Ni1‑
x
‑
y
Co
x
Al
y
]O2(NCA)正极材料凭借其低成本、高比容量等优点长期以来被认为是电动汽车的候选正极材料。研究发现，提高NCM和NCA三元正极材料放电容量的关键在于提高镍含量的占比，但是过高镍含量会降低正极材料的循环稳定性，尤其是镍含量超过80％的高镍三元层状正极材料在循环过程中由于各向异性体积变化引起的机械应力会导致材料内部产生微裂纹，一方面增大了电极活性材料和电解质之间的接触面积引起副反应，另一方面高氧化态的Ni
4+
会在正极材料的微裂纹表面生成类Ni
‑
O化合物，从而导致正极材料在循环过程中稳定性以及倍率性能明显降低。当高镍三元电池在较高电压下工作时，这些失效模式会变得更加严重。因此，高镍三元电池提高容量依赖于电解液的阳极稳定性和固体电解质界面膜(SEI)的稳定性。因此，迫切需要设计工作良好的电解液，以实现高镍三元电池的高能量密度和高可靠性。
[0003]在锂盐标准浓度为1.0M的LiPF6和碳酸乙烯酯(EC)基传统有机电解液上使用少量功能添加剂，是一种实用而经济的提高循环寿命的方法，而且电解液的主要性能几乎没有改变。仅采用一种添加剂可能是理想的，但很难在所有添加剂中获得满意的电化学性能。多种添加剂的使用是一个很有前途的选择，可以带来这些添加剂的协同效应，提高综合性能。尽管这些方法有助于提高某些范围内的高压稳定性，但克服高镍三元电池的有限容量和有限性能的挑战仍然存在。
[0004]因此，研发一种用于高镍三元锂电池的电解液以提高锂离子电池的容量和性能势在必行。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种用于高镍三元锂电池的电解液，能够有效提高电解液的负极稳定性，减轻电池的失效模式，提高锂离子电池的容量和性能。
[0006]本专利技术的第二方面，提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法。
[0007]本专利技术的第三方面，提供了一种包括上述用于高镍三元锂电池的电解液的高镍三
元锂电池。
[0008]根据本专利技术的第一方面，提出了一种用于高镍三元锂电池的电解液，所述电解液的制备原料包括新型复合添加剂；
[0009]所述新型复合添加剂包括硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中的至少两种。
[0010]根据本专利技术第一方面实施例的，至少具有如下有益效果：
[0011]本专利技术中以硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中的至少两种组成新型复合添加剂，可提高电解液的负极稳定性，减轻电池的失效模式，显著提高锂离子电池的容量和性能。
[0012]本专利技术所述硼酸锂盐有助于在负极表面形成稳定的SEI膜，提高Li
+
的离子传导率；卤代酸酐类化合物有助于在负极材料表面形成光滑、无裂痕、稳定的SEI膜，缓解金属的溶解；所述卤代烷基磷酸酯类化合物能够提高正极
‑
电解液界面稳定性并在负极形成有机物。
[0013]本专利技术通过硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中至少两种物质的协同效应在NCM811(或更高镍含量)电池正极和石墨负极表面生成了稳定的CEI膜，可以通过缓解金属溶解显著提高锂离子电池的容量，同时降低阻抗，显著提高电池的循环性能，减轻高镍三元电池的失效模式。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，所述新型复合添加剂占所述电解液的质量百分数为1～6％，例如可以是1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述新型复合添加剂占所述电解液的质量百分数为1.5～3％。
[0016]根据本专利技术的一些实施方式，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0～2)：(0～2)：(0～2)；其中，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中，至少有两种质量不为0。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，当所述新型复合添加剂由硼酸锂盐和卤代酸酐类化合物组成时，所述硼酸锂盐和卤代酸酐类化合物的质量比为(0.5～2)：(0.5～2)。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，所述新型复合添加剂由硼酸锂盐和卤代烷基磷酸酯类化合物组成时，所述酸锂盐和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0.5～2)：(0.5～2)。
[0019]根据本专利技术的一些实施方式，所述新型复合添加剂由卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物组成时，所述卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0.5～2)：(0.5～2)。
[0020]根据本专利技术的一些实施方式，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0.5～1)，例如可以是为1：1：1。
[0021]根据本专利技术的一些实施方式，当所述新型复合添加剂包括所述硼酸锂盐时，所述硼酸锂盐占所述电解液的质量百分数为0.5～2％。
[0022]根据本专利技术的一些实施方式，当所述新型复合添加剂包括所述卤代酸酐类化合物时，所述卤代酸酐类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％。
[0023]根据本专利技术的一些实施方式，当所述新型复合添加剂包括所述卤代烷基磷酸酯类化合物时，所述卤代烷基磷酸酯类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％。
[0024]根据本专利技术的一些实施方式，当所述新型复合添加剂由硼酸锂盐和卤代酸酐类化合物组成时，所述硼酸锂盐占所述电解液的质量百分数比例为0.5～2％，例如可以是0.5％、1％、2％；所述卤代酸酐类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％，例如可以是0.5％、1％、2％。
[0025]根据本专利技术的一些实施方式，所述新型复合添加剂由硼酸锂盐和卤代烷基磷酸酯类化合物组成时，所述硼酸锂盐占所述电解液的质量百分数为0.5～2％；所述卤代烷基磷酸酯类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％，例如可以是0.5％、1％、2％。
[0026]根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述电解液的制备原料包括新型复合添加剂；所述新型复合添加剂包括硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中的至少两种。2.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述新型复合添加剂占所述电解液的质量百分数为1～6％。3.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0～2)：(0～2)：(0～2)；其中，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中，至少有两种质量不为0。4.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0.5～1)。5.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述硼酸锂盐包括双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的至少一种。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔东波，邵俊华，张勇来，王亚洲，韩飞，宋东亮，邓小梅，李渠成，张利娟，李海杰，施艳霞，司雅楠，郭飞，闫志卫，王郝为，闫国锋，
申请(专利权)人：湖南法恩莱特新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：