[發明專利]一種改善鋰離子電池性能的電解液、其制備方法及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202010767272.X
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN114069046A
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 夏永高;熊建偉;常鳳真
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0566;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 付麗

本發明提供了一種改善鋰離子電池高壓性能的電解液，其采用紫外分光光度法測定在221nm?240nm和271nm?302nm存在吸收峰；該電解液包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑；所述添加劑為硫單質；所述添加劑的質量濃度為0.1～2mg/mL。單質硫的添加，使得電池充電時氧化分解生成的電解質界面膜改善了電極與電解液界面，使界面保護膜更加致密，抑制了電解液的持續分解以及正極材料中的過渡金屬的溶解，最終使得含有該電解液的電池性能較穩定，制備的鋰離子電池在3?4.5V下的高壓循環性能得到提高。本發明還提供一種改善鋰離子電池高壓性能的電解液的制備方法。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種改善鋰離子電池性能的電解液、其制備方法及鋰離子電池。

背景技術

由于鋰離子電池較高的能量密度，故鋰離子電池被廣泛應用于儲能設備以及交通運輸領域。但是為了使鋰離子電池能更好的應用于汽車產業，還需要解決很多問題，如：安全性、成本、高能量密度以及使用壽命等。其中提高鋰離子電池的能量密度的一個有效的辦法就是提高電池的操作電壓。

高壓正極材料，例如：LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiCoPO₄、富鋰的層狀氧化物(xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni、Co、Mn))以及三元的層狀結構化合物LiNi_xCo_yMn_zO₂(NCM；0≤x，y，z1)已經得到廣泛的研究。在這些材料中，層狀化合物NCM由于相對比容量較高、較高的操作電壓、較低的成本以及較好的循環穩定性，被認為是下一代電動汽車的正極材料最佳候選之一。

但是，在電池循環時，三元材料仍然會出現問題。當電壓過高時(≥4.5V)，三元的晶體結構會發生變化，導致極片表面會發生開裂，電解液會從這些裂縫進入到極片內部，導致電解液在循環過程中不斷地發生消耗，最終使得電池的循環性能不斷下降；同時在高壓下，正極材料里面的過渡金屬會沿著鋰離子的擴散通道由體相遷移到表相，最終溶解到電解液中；在電池循環時，溶解在電解液中的過渡金屬離子會在負極進行沉積，同樣也會造成電池的循環性能變差。

基于以上原因，在正極表面原位或者非原位形成一層致密，堅韌的保護層，是一種有效的提高電池性能的手段。在諸多手段中，電解液添加劑由于用量少、效果顯著等特點備受研究人員的關注。目前現有的報道中電解液添加劑都是有機體系，這種體系雖然也能達到目的，但是也會引入一些別的問題，例如：有機添加劑中存在分解產物的產氣問題，分解產物對電池性能的有害影響等等。

發明內容

本發明的目的在于提供一種改善鋰離子電池性能的電解液、其制備方法及鋰離子電池，本發明中的電解液使鋰離子電池在電壓范圍3～4.5V時，循環性能得到明顯提高。

本發明提供一種改善鋰離子電池高壓性能的電解液，其特征在于，紫外分光光度法測定在221nm～240nm和271nm～302nm存在吸收峰。

本發明提供一種改善鋰離子電池性能的電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑，所述添加劑至少包含硫單質；

優選的，所述添加劑的濃度為0.01～2mg/mL。

優選的，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰，雙氟磺酰亞胺鋰，雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰，雙草酸硼酸鋰和二氟草酸硼酸鋰中的一種或幾種；

優選的，所述有機溶劑為環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯的混合物；

優選的，所述環狀碳酸酯為碳酸乙烯酯和/或碳酸丙烯酯；所述鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯和/或碳酸二乙酯。

本發明提供一種改善鋰離子電池高壓性能的電解液的制備方法，包括以下步驟：