[發(fā)明專利]一種非水電解液及其制備方法和在鋰離子電池中的應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010012849.6
• 申請(qǐng)日: 2020-01-07
• 公開（公告）號(hào): CN111180796B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒志群;余意;何鳳榮;張軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 乳源東陽(yáng)光磁性材料有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0569
• 分類號(hào): H01M10/0569;H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 蘇晶晶

本發(fā)明公開了一種非水電解液及其制備方法和在鋰離子電池中的應(yīng)用。非水電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述有機(jī)溶劑包括鏈狀碳酸酯、環(huán)狀碳酸酯、硅烷取代環(huán)狀碳酸酯和含氟醚類稀釋劑；所述添加劑包括二氟磷酸鋰、環(huán)硫酸酯、磷酸三(2,2,2?三氟乙基)酯。本發(fā)明的非水電解液制備的鋰離子電池的可以在保持電導(dǎo)率8.5mS/cm以上的基礎(chǔ)上，提高了快充倍率性能和循環(huán)性能，同時(shí)循環(huán)500次后的容量保持率仍可在92％以上，具有優(yōu)異的電池快充性能和循環(huán)性能，自熄時(shí)間均在2s/g以下，具有優(yōu)異的阻燃性能，進(jìn)一步可以很好地提升鋰離子電池的安全性能，可廣泛應(yīng)用于鋰離子電池中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種非水電解液及其在鋰離子電池中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

高鎳材料因具有較高的可逆比容量、低廉的價(jià)格以及環(huán)境友好性，已成為材料、能源學(xué)科的研究熱點(diǎn)，也是未來(lái)高能量密度動(dòng)力電池的優(yōu)選材料，但是其固有的一些缺點(diǎn)，如電池循環(huán)過程中材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，高倍率充電易發(fā)生析鋰，極易引發(fā)電池的安全問題，極大地限制了其在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。常規(guī)電解液體系的鋰離子動(dòng)力電池大電流快速充電時(shí)，電極界面阻抗增加，鋰離子不能夠有效的嵌入陽(yáng)極，導(dǎo)致析鋰，進(jìn)而造成電極反應(yīng)極化、放電平臺(tái)降低、鋰離子電池的能量衰減，甚至帶來(lái)安全隱患。因此，探尋一種能夠提高快充、循環(huán)、安全性的電解液體系成為當(dāng)務(wù)之急。對(duì)于三元材料鋰電池，雖然其克容量較高，甚至達(dá)到200mAh/g以上，但快充和安全性難以兼顧。為了改善鋰離子電池正極材料，特別是高鎳三元正極材料的倍率性能、循環(huán)性能和安全性能，現(xiàn)有研究通常從材料改性離子摻雜、材料表面包覆和開發(fā)電解液添加劑三方面著手，開展了大量探索性的研究工作。電解液溶劑和添加劑的合適搭配可有效改善高鎳三元鋰離子電池快充、循環(huán)、安全性能。例如，F(xiàn)EC替代部分EC可以提高電解液的倍率性能，然而，F(xiàn)EC大量使用會(huì)帶來(lái)電解液中HF含量較高，其常溫循環(huán)、高溫循環(huán)和安全性能會(huì)變差。

CN105355975A公開了一種電解液以及包括該電解液的鋰離子電池，電解液包括鋰鹽、有機(jī)溶劑、添加劑，所述有機(jī)溶劑包括羧酸酯類化合物，所述添加劑包括氟代醚類化合物和具有醚鍵的二腈類化合物。但該電解液在300次循環(huán)后的容量保持率只能保持在90％以下，電池循環(huán)性能和倍率性能還有待于進(jìn)一步提升，以更好的滿足鋰離子電池的安全要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有鋰離子電池鋰離子電池正極材料的循環(huán)性能和倍率性能的缺陷和不足，提供一種非水電解液。

本發(fā)明的另一目的是提供一種非水電解液的制備方法。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種非水電解液在制備鋰離子電池中的應(yīng)用。

本發(fā)明的再一目的在于提供一種鋰離子電池。

本發(fā)明上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種非水電解液，包括鋰鹽、有機(jī)溶劑和添加劑，所述有機(jī)溶劑包括鏈狀碳酸酯、環(huán)狀碳酸酯、硅烷取代環(huán)狀碳酸酯和含氟醚類稀釋劑；所述添加劑包括二氟磷酸鋰、環(huán)硫酸酯、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯。

其中需要說(shuō)明如下：

本發(fā)明的鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰中的一種或兩種組合。

有機(jī)溶劑包括鏈狀碳酸酯、環(huán)狀碳酸酯、硅烷取代環(huán)狀碳酸酯和含氟醚類稀釋劑。

鏈狀碳酸酯選自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中的至少兩種；

環(huán)狀碳酸酯選自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)中的至少一種；

氟代醚稀釋劑選自四氟乙基-四氟丙基醚(HFE)、六氟異丙基甲醚(HFME)、雙(2,2,2-三氟乙基)醚(BTFE)中的一種或多種。