[發明專利]一種電解液和鋰離子電池

在審

• 申請號: 201711328239.1
• 申請日: 2017-12-13
• 公開（公告）號: CN108183260A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 張海濤;趙永鋒;張鎖江
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0566;H01M10/0568;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京方安思達知識產權代理有限公司 11472
• 代理人: 陳琳琳;李彪

本發明公開了一種鋰離子電池的電解液和鋰離子電池，該電解液包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述的有機溶劑包括碳酸酯類、羧酸酯類、醚類、含硫溶劑和氟代溶劑中的一種或多種；所述添加劑包括高電壓添加劑和輔助添加劑。本發明通過減少六氟磷酸鋰和添加劑的雜質含量，降低電池中副反應的發生，提高電解液的氧化性和穩定性，拓寬電解液的電化學窗口，從而提高鋰離子電池的耐高壓性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池制作技術領域，尤其涉及一種改善鋰離子電池耐高壓性能的方法，更具體的，其涉及一種電解液和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于工作電壓高，能量密度大、循環壽命長等優點在電動汽車領域得到廣泛的應用。隨著我國新能源汽車的迅猛發展，人們對動力電池的能量密度和續航里程提出了更高的要求，根據《中國制造2025重點領域技術發展路線圖》中的相應規劃，對于鋰電池做了如下展望：到2025年能量型鋰電池能量密度大于300Wh/kg，功率型鋰電池比功率4000W/kg，動力電池<1.5元/Wh,儲能電池<1.0元/Wh。而對于新能源汽車，要求動力電池單體能量密度達到400Wh/kg，成本降至0.8元/Wh，系統成本1元/Wh。

為了設計高能量密度的鋰離子電池，除了對其空間利用率的不斷優化，提高電池正負極材料的壓實密度和克容量，使用高導電碳納米和高分子粘接劑來提高正極和負極活性物質含量外，提升鋰離子電池的工作電壓也是增大電池能量密度的重要途徑之一。目前市場上已經獲得了工作電壓在4.35V-5V的高壓正極材料，但市場上現有的碳酸酯基電解液并不能滿足鋰電池的高電壓工作要求，其在4.4V左右便開始發生劇烈的氧化分解，對電池的容量、循環壽命、安全性能等方面有很重要的影響。因此鋰電池高壓電解液的開發迫在眉睫。

傳統的碳酸酯基電解液中，鋰鹽和添加劑的純度較低，其含有較多的水分、酸及金屬離子等雜質，對電解液的穩定性和耐氧化性有很大的影響。在電池工作過程中雜質的存在會使正極表面無法形成有效的鈍化層，導致正負極SEI膜的穩定性降低，界面阻抗增加，進而影響電池的高溫和高電壓性能。因此提高電解液中鋰鹽和添加劑的純度，是提高鋰電池耐高壓性能的一種很有效的方法。

發明內容

本發明的目的之一為提供一種新的鋰離子電解液和相應的鋰離子電池，通過提高電解液中鋰鹽和添加劑的純度，減少電解液中水分、酸、金屬離子等雜質的含量，有效地提高了電解液的穩定性和耐高壓性能，較大地拓寬了電解液的電化學窗口，同時提升了電池中界面SEI膜的穩定性，降低界面阻抗。且本發明制備的電解液有較高的電導率和安全性能，對電池的耐高壓、高溫、循環等電性能有了很大程度的提高。

為了達到上述目的，本發明首先提供了一種電解液，所述電解液包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑，

所述的有機溶劑包括碳酸酯類、羧酸酯類、醚類、含硫溶劑和氟代溶劑中的一種或多種；

所述添加劑包括高電壓添加劑和輔助添加劑。

上述電解液中，所述的高電壓添加劑為本領域公知的一類物質，其又被稱為高電壓電解液添加劑，其可以用于解決普通鋰離子池電解液在高電壓下的氧化分解的問題。

作為上述電解液一種更好的選擇，所述的輔助添加劑最好的為SEI膜成膜添加劑，其他的常用的輔助添加劑也可以用于本發明的電解液。

作為上述電解液一種更好的選擇，所述有機溶劑包括環狀碳酸乙烯酯、環狀碳酸丙烯酯、線性碳酸二甲酯、線性碳酸二乙酯和線性碳酸甲乙酯的一種或多種。

作為上述電解液一種更好的選擇，所述有機溶劑包括環狀碳酸酯和線性碳酸酯，且所述有機溶劑占電解液總質量的10％-90％。

作為上述電解液一種更好的選擇，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰。

作為上述電解液一種更好的選擇，六氟磷酸鋰的濃度為0.75-1.5mol/L。