[發明專利]一種高壓鋰離子電池三元正極材料電解液及其制備方法

有效

• 申請號: 201910582116.3
• 申請日: 2019-06-30
• 公開（公告）號: CN110265713B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 徐進;海洋
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: H01M10/0563
• 分類號: H01M10/0563;H01M10/0566;H01M10/0567
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本發明公開了一種高壓鋰離子電池三元正極材料電解液及其制備方法，所述高壓鋰離子電池三元正極材料電解液包括鋰鹽混合物15?20%、耐高壓的有機溶劑71.2%?79.7%、阻燃劑含量為3?5%及輔助添加劑含量為2.3%?3.8%；所述鋰鹽混合物包括六氟磷酸鋰、磷酸類鋰鹽；所述耐高壓的有機溶劑為環狀碳酸脂、鏈狀碳酸酯和腈類化合物，所述阻燃劑為甲基膦酸二甲酯，所述輔助添加劑為三（五氟苯基）膦、氟鋯酸鋰；本發明通過添加輔助添加劑三（五氟苯基）膦和氟鋯酸鋰以及阻燃劑甲基膦酸二甲酯，含有該功能的電解液性能較穩定，制備的鋰離子電池在3?5V下的高壓循環性能得到提高，使正極和電解液之間的熱穩定性得到改善。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高壓鋰離子電池三元正極材料電解液及其制備方法。

背景技術

鋰離子電池具有較高的能量密度、功率密度、較高的工作電壓、較好的循環性能和較低的自放電率等優點，被譽為“綠色電源”，鋰離子電池廣泛應用于便攜式電子工具如筆記本電腦、手機、電子表等；交通工具如電動自行車、電動汽車等；航空航天如衛星、航天飛行器等；國防系統如武器裝備、單兵電源等等多個領域。現階段環境問題日益嚴重，應用鋰離子電池來改善環境現狀，因此開發研制出更加綠色環保、性能更加優越的新型電極材料，來提高電池綜合性能，具有重要的現實意義和廣闊的發展前景。

目前廣泛研究和應用三元正極材料的工作電壓為4.6V，而為了適應市場的迫切需求，必須盡可能提高鋰離子電池的能量密度，但是現有的以碳酸酯為溶劑，六氟磷酸鋰為鋰鹽的電解液體系無法滿足三元電池高壓工作條件的需求，當電壓高于4.3V就會被大量氧化分解，造成電極和電解液的界面阻抗值不斷增長，抑制電池性能的發揮。

隨著鋰電池正極的工作電位不斷提高，研制高電壓專用的電解質的任務也變得緊迫和重要，目前主要是通過添加氧化能力強的功能性添加劑或者添加高壓溶劑來提高電解液性能，在高電壓條件下，添加劑先于有機溶劑失去電子，發生氧化反應，并在正極表面生成鈍化膜而使電池體系穩定；然而在電池中，隔膜所應用的材料一般為聚烯烴類，因為聚烯烴類材料的價格較便宜且電化學性能也比較穩定，但是其耐熱性能較差，電池在遭遇到碰撞時，電池會發生高溫的現象，持續的高溫會使隔膜發生熱收縮現象從而發生熱變形現象，如果隔膜收縮變形，電池的正負極便會直接接觸到一起，從而發生短路現象，事態嚴重的話，會發生火災，甚至爆炸的危險。

因此在添加高壓溶劑來提高電解液的性能的同時，也需要添加阻燃劑，防止電池因持續高溫造成電池內部結構損壞，影響其工作壽命。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種高壓鋰離子電池三元正極材料電解液，通過添加輔助添加劑三（五氟苯基）膦和氟鋯酸鋰以及阻燃劑甲基膦酸二甲酯，含有該功能的電解液性能較穩定，制備的鋰離子電池在3-5V下的高壓循環性能得到提高，使正極和電解液之間的熱穩定性得到改善，具有較好的應用前景。

一種高壓鋰離子電池三元正極材料電解液，所述高壓鋰離子電池三元正極材料電解液由以下質量百分比的原料組成：鋰鹽混合物15-20%、耐高壓的有機溶劑71.2%-79.7%、阻燃劑含量為3-5%及輔助添加劑含量為2.3%-3.8%；所述鋰鹽混合物包括六氟磷酸鋰、磷酸類鋰鹽；所述耐高壓的有機溶劑為環狀碳酸脂、鏈狀碳酸酯和腈類化合物，所述阻燃劑為甲基膦酸二甲酯，所述輔助添加劑為三（五氟苯基）膦、氟鋯酸鋰。

進一步，所述磷酸類鋰鹽為二氟磷酸鋰，二氟雙草酸磷酸鋰、草酸磷酸鋰中的一種或多種。

進一步，所述環狀碳酸脂為碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，腈類化合物為琥珀腈。

進一步，所述鋰鹽混合物中六氟磷酸鋰與磷酸類鋰鹽的質量比為1-1.5:1。

進一步，所述耐高壓的有機溶劑中環狀碳酸脂與鏈狀碳酸酯質量比為1-1.5:1，腈類化合物含量為2%-3%。