一种适用于锂金属负极的高浓度混合电解液制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于锂金属负极的高浓度混合电解液，包括锂盐

【技术实现步骤摘要】
一种适用于锂金属负极的高浓度混合电解液


[0001]本专利技术属于锂离子电池
，具体涉及的是一种适用于锂金属负极的高浓度混合电解液
。

技术介绍

[0002]随着锂离子电池应用的不断拓展，市场对锂离子电池的能量密度提出了更为严苛的要求
。
目前商业化的锂离子电池负极材料主要为石墨材料，因石墨材料的理论克容量仅为
372mAh/g
，极大的限制了电池的能量密度，而高活性锂金属因具有极低的氧化还原电势
(
‑
3.04V
对标准氢电极
)
及高的理论克容量
(3860mAh/g)
，其巨大的潜力引起了业界广泛的关注
。
[0003]商业化的锂电池电解液一般选择较高氧化稳定性但抗还原性能较差的碳酸酯类如碳酸乙烯酯
(EC)、
碳酸二甲酯
(DMC)
作为溶剂，离子电导率高的六氟磷酸锂
(LiPF6)
作为主要电解质盐
。
商业化电解液能够在石墨表面形成致密
、
稳定固体电解质膜
(SEI)。
但在锂金属电池中，因为锂金属的强还原性而导致与碳酸酯类溶剂发生副反应，稳定性较差，因此锂金属负极电池电解液开发优先选择抗还原性更强的溶剂，如乙二醇二甲醚
(DME)、
二乙二醇二甲醚
(G2)、
三乙二醇二甲醚
(G3)、
四乙二醇二甲醚
(G4)、1,3/>‑
二氧戊环
(DOL)
等
。
另外，
LiPF6
热稳定性差
、
对湿度敏感等缺点，容易在锂金属电池中分解产生
HF
和
PF5
等腐蚀性组分，无法在锂金属表面形成稳定的
SEI
膜，因此需要开发其他锂盐来稳定锂金属界面
。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种适用于锂金属负极的高浓度混合电解液，高浓度锂盐的电解液以及电解液中添加碳酸酯类溶剂的方式来抑制锂枝晶的生成，并生成致密稳定的
SEI
膜，提高电池的库伦效率和循环寿命
。
[0005]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：
[0006]一种适用于锂金属负极的高浓度混合电解液，包括锂盐
、
醚类溶剂和碳酸脂类溶剂，所述锂盐的浓度为1‑
6mol/L
；
[0007]所述锂盐由硝酸锂
(LiNO3)、
锂盐
A
和锂盐
B
组成
。
[0008]进一步优化的，所述硝酸锂
(LiNO3)
的浓度为0‑
0.5mol/L
，锂盐
A
的浓度为0‑
1.5mol/L
，锂盐
B
的浓度为
0.5
‑
1.5mol/L。
[0009]进一步优化的，所述锂盐
A
为双氟酰胺亚胺锂
(LiFSI)、
双三氟甲烷磺酰亚胺锂
(LiTFSI)
中的一种或两种混合
。
[0010]进一步优化的，所述锂盐
B
为二草酸硼酸锂
(LiBOB)、
二氟草酸硼酸锂
(LiDFOB)、
三氟甲磺酸锂
(LiOTF)、
四氟硼酸锂
(LiBF4)、
双五氟乙基磺酰亚胺锂
(LiBETI)、
高氯酸锂
(LiClO4)
中的一种或多种
。
[0011]进一步优化的，所述醚类溶剂占总溶剂体积的
10
％
‑
60
％
。
[0012]进一步优化的，所述醚类溶剂为
1,3
‑
二氧戊环
(DOL)、
乙二醇二甲醚
(DME)、
二乙二
醇二甲醚
(G2)、
三乙二醇二甲醚
(G3)
和四乙二醇二甲醚
(G4)
中的一种或多种
。
[0013]进一步优化的，所述碳酸脂类溶剂为碳酸脂类溶剂
A
和碳酸脂类溶剂
B
的混合，所述碳酸脂类溶剂
A
为氟代碳酸乙烯酯
(FEC)
，所述碳酸脂类溶剂
B
为碳酸亚乙烯酯
(VC)、
碳酸乙烯亚乙酯
(VEC)、
碳酸乙烯酯
(EC)、
碳酸二甲酯
(DMC)、
碳酸二乙酯
(DEC)、
碳酸甲乙酯
(EMC)、
碳酸丙烯酯
(PC)
中的一种或多种
。
[0014]进一步优化的，所述碳酸脂类溶剂
A
占总溶剂的
10
％
‑
30
％，所述碳酸脂类溶剂
B
占总溶剂的2‑
10
％
。
[0015]一种锂离子电池，包括正极材料
、
负极材料和权利要求1‑8所述的高浓度混合电解液，所述正极材料为卤化物正极材料
、
三元正极材料
、
尖晶石结构锰酸锂
、
磷酸盐正极材料和富锂锰基正极材料中的一种或多种；所述负极材料是锂金属基，包括纯锂金属，含锂合金，锂碳
、
锂硅等复合结构中的一种或多种
。
本专利技术的有益效果是
:
[0016]本专利技术在传统的电解液中加碳酸酯类溶剂，起到成膜添加剂的作用，可以分解生成不溶于电解液
、
具有柔韧性的低聚物，提高
SEI
膜在反复的锂沉积
、
溶解过程中的稳定性，提高库伦效率，增强电池的循环寿命
。
[0017]本专利技术的电解液浓度高于
1mol/L
，高浓度锂盐可以提高锂枝晶生长的极限电流密度，抑制枝晶的生成，并且高浓度锂盐中与
Li+
配位的溶剂较多，游离溶剂相对很少，可以抑制游离溶剂的氧化分解，提高电解液的氧化稳定性，可以匹配高电压电池体系，目前现有的锂金属负极电池电解液锂盐浓度通常低于
1mol/L
，低浓度的醚类电解液只能应用于低电压电池体系，并且低浓度的醚类电解液的锂负极表面因枝晶状沉积锂的生成，
SEI
膜不够致密稳定，导致电池库伦效率较低，循环寿命较短
。
附图说明
[0018]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种适用于锂金属负极的高浓度混合电解液，其特征在于：包括锂盐
、
醚类溶剂和碳酸脂类溶剂，所述锂盐的浓度为
1.5
‑
5mol/L
；所述锂盐由硝酸锂
、
锂盐
A
和锂盐
B
组成
。2.
根据权利要求1所述的适用于锂金属负极的高浓度混合电解液，其特征在于：所述硝酸锂的浓度为
0.1
‑
0.5mol/L
，锂盐
A
的浓度为
0.1
‑
1.5mol/L
，锂盐
B
的浓度为
0.5
‑
1.5mol/L。3.
根据权利要求2所述的适用于锂金属负极的高浓度混合电解液，其特征在于：所述锂盐
A
为双氟酰胺亚胺锂
、
双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的一种或两种混合
。4.
根据权利要求2所述的适用于锂金属负极的高浓度混合电解液，其特征在于：所述锂盐
B
为二草酸硼酸锂
、
二氟草酸硼酸锂
、
三氟甲磺酸锂
、
四氟硼酸锂
、
双五氟乙基磺酰亚胺锂
、
高氯酸锂中的一种或多种
。5.
根据权利要求1所述的适用于锂金属负极的高浓度混合电解液，其特征在于：所述醚类溶剂占总溶剂体积的
10
％
‑
60
％
。6.
根据权利要求5所述的适用于锂金属负极的高浓度混合电...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄力梁，朱文俊，李勤龙，韩振，
申请(专利权)人：南通赛得能源有限公司，
类型：发明
国别省市：