[發(fā)明專利]三元高鎳電解液及包含該電解液的髙鎳正極鋰離子電池

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811544531.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-17
• 公開（公告）號(hào): CN109687010A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余志文
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北諾邦科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0567
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供一種三元高鎳電解液及包含該電解液的髙鎳正極鋰離子電池，其特征在于：三元高鎳電解液原料及其重量比如下：鋰鹽13~15%、非水有機(jī)溶劑80~85%、添加劑0.1~5%；其中，所述添加劑為硫酸亞乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、丁二睛、三（三甲基硅基）磷、雙氟黃酰亞胺鋰、二草酸硼酸鋰；所述鋰鹽為六氟磷酸鋰；所述非水有機(jī)溶劑為環(huán)狀碳酸酯化合物、碳酸二甲酯、乙氧基五氟三聚磷睛；包含三元高鎳電解液的髙鎳正極鋰離子電池，采用高鎳三元正極粉料、導(dǎo)電劑、功能復(fù)合粘結(jié)劑、溶劑N?甲基吡咯烷酮制備的正極漿料制得到的正極膜片，髙鎳正極鋰離子電池具有優(yōu)良的常溫循環(huán)性能、高溫循環(huán)性能及高溫存儲(chǔ)壽命，且可以顯著減少高溫存儲(chǔ)過(guò)程中的產(chǎn)氣量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于新型儲(chǔ)能領(lǐng)域，涉及長(zhǎng)循環(huán)三元材料體系電解液及鋰離子電池制備技術(shù)，具體地涉及一種三元高鎳電解液及包含該電解液的髙鎳正極鋰離子電池。

背景技術(shù)

目前，電動(dòng)汽車用動(dòng)力鋰離子電池市場(chǎng)前景廣闊，高能量密度的三元?jiǎng)恿﹄姵厝找媸艿礁鬈噺S及電池制造商的認(rèn)可，需求量大；為保證長(zhǎng)的續(xù)航能力，三元?jiǎng)恿﹄姵匾膊粩嘞蚋哝嚪较虬l(fā)展，即使用的三元材料中Ni含量不斷增加，常見的高鎳三元有NCM811，NCA等。

而實(shí)際上高鎳三元材料電池生產(chǎn)商制造過(guò)程中極易出現(xiàn)漿料果凍粘稠的問(wèn)題，這是由于該材料的制作工藝引起的。高鎳三元在生產(chǎn)制造過(guò)程中因鋰鹽在高溫煅燒過(guò)程中存在一定的揮發(fā)，在配料時(shí)會(huì)提高鋰鹽含量（一般選用LiOH做為鋰源，過(guò)量0.5%~1%），當(dāng)燒結(jié)完成后，最終有少量的鋰鹽殘留在高鎳材料表面；材料表面殘堿一旦與空氣接觸，極易吸附空氣中的CO₂，H₂O，形成堿性物質(zhì)。正極漿料配置過(guò)程中，主料高鎳三元表面的堿性物質(zhì)會(huì)攻擊正極膠液中粘結(jié)劑，導(dǎo)致粘結(jié)劑形雙鍵，產(chǎn)生膠粘，最終引起漿料果凍，影響涂布過(guò)程并導(dǎo)致電芯性能惡化。

在眾多應(yīng)用領(lǐng)域，人們對(duì)鋰離子電池的續(xù)航能力提出了更高的要求，為了提高鋰離子電池的能量密度，開發(fā)具有高比容量的鋰離子電池正極材料是有效辦法之一。

高鎳正極材料由于其理論上比容量相比于其他正極材料高的特點(diǎn)使得其成為研究熱點(diǎn)。然而高鎳正極材料中鎳金屬含量很高使得其具有很強(qiáng)的氧化性，導(dǎo)致電解液容易在正極表面發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)，同時(shí)引起高鎳正極材料結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致鎳、鈷等過(guò)渡金屬發(fā)生還原反應(yīng)而溶出，從而引起鋰離子電池電化學(xué)性能的惡化。因此，開發(fā)一種與高鎳正極材料相匹配的電解液非常關(guān)鍵。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的問(wèn)題是現(xiàn)有高鎳三元材料電池生產(chǎn)過(guò)程中引起正極漿料果凍循環(huán)、高鎳正極材料中強(qiáng)氧化性性引起的電芯性能惡化及電池電化學(xué)性能的惡化等系列問(wèn)題，提供一種三元高鎳電解液及包含該電解液的髙鎳正極鋰離子電池，包含三元高鎳電解液的髙鎳正極鋰離子電池具有優(yōu)良的常溫循環(huán)性能、高溫循環(huán)性能及高溫存儲(chǔ)壽命，且可以顯著減少高溫存儲(chǔ)過(guò)程中的產(chǎn)氣量。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種三元高鎳電解液，其特征在于：包括原料及其重量比如下：鋰鹽13~15%、非水有機(jī)溶劑80~85%、添加劑0.1~5%；

其中，非水有機(jī)溶劑為環(huán)狀碳酸酯化合物EC、碳酸二甲酯DMC、乙氧基五氟三聚磷睛FPN在電解液中的重量比分別為15~20%；

所述添加劑為硫酸亞乙烯酯DTD、碳酸亞乙烯酯VC、丁二睛SN、三（三甲基硅基）磷TMSP、雙氟黃酰亞胺鋰LiFSI、二草酸硼酸鋰LiBOB。

作為優(yōu)選，所述硫酸亞乙烯酯DTD、碳酸亞乙烯酯VC、丁二睛SN、三（三甲基硅基）磷TMSP在電解液中的重量比分別為1~5%；所述雙氟黃酰亞胺鋰LiFSI、二草酸硼酸鋰LiBOB為添加劑鋰鹽在電解液中的重量比分別為0.1~0.5%

作為優(yōu)選，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰LiPF6。

作為優(yōu)選，所述添加劑為硫酸亞乙烯酯DTD、碳酸亞乙烯酯VC、丁二睛SN、三（三甲基硅基）磷TMSP中的兩種或兩種以上。