[發明專利]一種電解液及其應用

有效

• 申請號: 202011301212.5
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112421113B
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 李啊林;盧世剛;李國華;王建濤;任志敏;權威;常增花;張剛寧;韓富娟;王晶;張一
• 申請（專利權）人: 國聯汽車動力電池研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種電解液及其應用，所述電解液包括非水溶劑和鋰鹽，所述非水溶劑包括混合氫氟醚、非氟代碳酸酯類及氟代碳酸乙烯酯，使用本發明的電解液，能大幅提高富鋰錳基正極材料在常溫下的高壓循環性能，本發明的制備工藝簡單，易于實施，具有較好的市場應用前景。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電解液技術領域，具體涉及一種電解液及其應用。

背景技術

富鋰錳基正極材料首周放電比容量高達240mAh/g以上，主要成分是錳，因此具有比容量高、環境友好、成本低、安全性高等優點，是極具潛力的鋰離子電池正極材料。但是富鋰錳基正極材料存在高壓循環性能差的缺點，阻礙了其實際應用。

CN107331892A提供了一種電解液、正極及其制備方法和一種鋰離子電池，所述電解液包括鋰鹽、電解液溶劑和添加劑，所述添加劑為硼酸頻哪酯類化合物；其提供的電解液中，通過采用硼酸頻哪酯類化合物作為添加劑，可以保護正極不被損壞，同時也保護電解液溶劑在高電位下不被氧化分解(過度消耗)，延長電池在高電壓下的壽命。然而該類添加劑不僅所形成的膜阻抗較大，高溫高壓下電池并不能體現出較好的性能。上述添加劑對于改善富鋰錳基正極材料在高溫循環性能及儲存性能上仍不夠理想，在高溫高壓條件下添加劑形成的CEI膜很容易破損。

CN110112465A提供一種富鋰錳基正極材料體系電池用電解液及鋰離子電池，所述電解液包括溶劑、電解質鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括氟代碳酸乙烯酯、噻吩-2-甲氧基硼酸頻哪醇酯和二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯。其所述的電解液應用于富鋰錳基鋰離子電池，可以改善電解液與正負極的界面相容性，提高鋰離子電池的高溫高壓循環性能。并且制備方法簡單，易于工業化，具有廣泛的應用前景。但是其在正極材料表面CEI膜厚度持續增加，增加了電池阻抗，降低了鋰離子通過速率，同時電解液被持續氧化，導致電解液性能惡化，富鋰錳基正極材料失氧，晶體結構發生類尖晶石相變，導致脫鋰和嵌鋰困難。

因此，亟需開發一種能提高富鋰錳基正極材料高壓循環性能的電解液。

發明內容

本發明的目的在于提供一種電解液及其應用，所述電解液包括非水溶劑和鋰鹽，所述非水溶劑包括混合氫氟醚、非氟代碳酸酯類及氟代碳酸乙烯酯，使用本發明的電解液，能大幅提高富鋰錳基正極材料在常溫下的高壓循環性能，本發明的制備工藝簡單，易于實施，具有較好的市場應用前景。

為達到此發明目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種電解液，所述電解液包括非水溶劑和鋰鹽；其中，所述非水溶劑包括混合氫氟醚、氟代碳酸乙烯酯和非氟代碳酸酯類的混合物。

本發明所述的混合氫氟醚類和氟代碳酸乙烯酯組成的電解液能協同提高富鋰錳基正極材料的高壓循環性能，其中混合氫氟醚類提高了放電比容量和抑制跳水現象作用，而氟代碳酸乙烯酯能穩定電解液性質，防止放電比容量保持率下降速度突然變快或防止跳水現象。

優選地，所述混合氫氟醚包括第一氫氟醚和第二氫氟醚。

優選地，所述第一氫氟醚的結構通式為R₁-CF₂-O-CH₂-R₂，其中，所述R₁和R₂均為烴基，R₁和R₂的碳原子數之和為3～8，例如：3、4、5、6、7或8等，并且R₁、R₂中的氫被氟全部或部分取代。