[發明專利]鋰離子電池電解液及制備方法、鋰離子電池

在審

• 申請號: 202010422980.X
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN111540954A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 李偉善;黎元欽;王康
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 林青中

本發明提供一種鋰離子電池電解液及其制備方法、鋰離子電池。該鋰離子電池電解液包括溶劑、電解質鋰鹽和添加劑，電解質鋰鹽和添加劑分散于溶劑中，添加劑為五氟苯基三乙氧基硅烷。五氟苯基三乙氧基硅烷作為添加劑，不僅能夠先于電解液其他材料被氧化，并且氧化產物能夠在界面形成一個更為穩定、內阻更低的膜，以抑制電解液的分解；同時五氟苯基三乙氧基硅烷還能夠有效吸附副產物氟化氫及其電離形成的氫離子、氟離子，防止由該副產物腐蝕導致的活性物質剝離，保證電池的長循環穩定性。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池電解液及制備方法、鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有高輸出電壓和長循環壽命的優點，因而在目前商用的二次電池中占據主導地位。并且，鋰離子電池具有多種可供選擇的陰極或陽極材料，這為其提供了性能改性的空間。例如，為了提高能量密度而采用具有較高工作電壓(＞3.7V)的正極材料是一種被證實行之有效的手段。

然而對于工作在較高電壓的鋰離子電池，傳統技術采用的有機碳酸鹽基電極液會發生嚴重的氧化分解，難以穩定存在，并且還會產生嚴重影響電極材料及電極界面的副產物氟化氫(HF)。HF會逐漸腐蝕陰極和集流體，產生過渡金屬離子溶解-遷移-沉積過程，加速陽極電解液的分解和鋰枝晶的生長。解決這一問題的其中一種辦法是通過添加一種添加劑來構建陰極間相膜，將陰極與電解液直接接觸分離開來，與電解液組分相比，該添加劑在陰極上優先氧化，以抑制電解液的分解。在此基礎上，如何選取合適的添加劑以更為有效地保護電解液和陰極材料，仍然有待于進一步研究。

發明內容

針對上述問題，本發明提供了一種兼具抑制電解液分解和分解產物HF的功能的鋰離子電池電解液，避免電極和電解液在高壓充放電條件下的惡化，進而提高鋰離子電池在高壓下的充放電循環性能。

該鋰離子電池電解液包括溶劑、電解質鋰鹽和添加劑，所述電解質鋰鹽和所述添加劑分散于所述溶劑中，所述添加劑是五氟苯基三乙氧基硅烷。

在其中一個實施例中，所述溶劑分散于所述電解質鋰鹽形成的分散系與所述添加劑的質量比為100：(0.1～2)。

在其中一個實施例中，所述溶劑是環狀碳酸酯和線型碳酸酯的混合物。

在其中一個實施例中，所述環狀碳酸酯選自碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一種；和/或

所述線型碳酸酯選自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯和碳酸二乙酯中的至少一種。

在其中一個實施例中，在所述溶劑中，所述環狀碳酸酯和所述線型碳酸酯的質量比為(1:1)～(1:3)。

在其中一個實施例中，所述電解質鋰鹽的濃度為0.8mol/L～1.2mol/L。

在其中一個實施例中，所述電解質鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、全氟丁基磺酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、雙(氟磺酰)亞胺鋰和雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰中的至少一種。

另一方面，本發明還提供了一種上述鋰離子電池電解液的制備方法，包括如下步驟：將電解質鋰鹽和添加劑加入溶劑中，使所述電解質鋰鹽和所述添加劑在所述溶劑中均勻分散，所述添加劑為五氟苯基三乙氧基硅烷。

在其中一個實施例中，所述溶劑經過純化處理，在所述純化處理的過程中所使用的純化材料選自活性炭、氫化鈣、氫化鋰、無水氧化鈣、氯化鈣、五氧化二磷、堿金屬和堿土金屬中的至少一種。

在其中一個實施例中，制備過程中所述溶劑的溫度為20℃～25℃。

再一方面，一種鋰離子電池，其包括正極、負極、隔膜和電解液；所述隔膜接觸設置在所述正極和所述負極之間，所述電解液浸潤所述隔膜，所述電解液是根據上述任一實施例所述的鋰離子電池電解液，或是根據上述任一實施例所述的鋰離子電池電解液的制備方法制備得到的鋰離子電池電解液。