[發明專利]一種電解液及其制備方法和鋰離子電池

有效

• 申請號: 202011409237.7
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112531211B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 鄒志群;曾漢民;何巍;劉建華;劉金成
• 申請（專利權）人: 惠州億緯鋰能股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 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制備方法和鋰離子電池。所述電解液包括：環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括添加劑A和添加劑B，所述添加劑A為含氰酯類添加劑，所述添加劑B為酸酐類添加劑。本發明提供的電解液中，添加劑A和添加劑B相互配合，不僅抑制了電解液酸度升高，且在負極表面形成阻抗較低的SEI膜，提高了快充循環性能；同時，有利于提高電解液的高溫性能。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及一種電解液及其制備方法和鋰離子電池。

背景技術

以高鎳材料作為鋰離子電池正極，以硅碳復合材料作為負極能夠很大程度的提升電池的比能量。在高鎳材料為正極、硅碳復合材料為負極的鋰離子電池體系內，由于高鎳材料中Ni含量的增加，且在充電過程中，隨充電電壓升高，高鎳材料正極表面Ni³⁺和Ni⁴⁺含量增加，由于Ni⁴⁺具有很強的氧化性，不僅與電解液發生反應，破壞電解液的功能，而且可能導致正極材料在較低的溫度下分解析O₂，產生大量熱，高溫條件下電解液分解產生大量氣體，給電池帶來安全性隱患。高鎳三元正極材料表面堿性較強，同時在充放電過程中，尤其是在高溫條件下正極材料中的金屬離子(如Co、Mn、Ni)容易發生溶出進入到電解液中，而溶出的金屬離子具有較強的催化活性，能夠與電解液發生副反應，從而導致電池的高溫存儲性能和循環性能下降。硅碳復合負極雖然具有較高的比容量，但是由于硅在脫嵌鋰過程中會產生巨大的體積效應，負極表面SEI膜不斷破壞并重新生成，同時硅顆粒因為巨大的應力發生破裂或者粉化，造成硅負極上的活性物質脫落，活性物質與集流體之間的電接觸變差，導致電池內阻增加，電池性能變差。然而，六氟磷酸鋰熱穩定性較差，容易發生以下分解反應：LiPF6→LiF+PF5，生成的PF5化學性質活潑，能與電解液中微量存在的質子雜質發生反應，容易引起電解液酸度和色度的快速上升，惡化電解液品質、降低電池循環性能和高溫性能。因此，對于高鎳配硅碳體系的軟包電池體系，需要合適的電解液添加劑來抑制電解液酸度上升，且在正負極形成有效的SEI膜，提高電解液循環性能和高溫性能。

CN102780040A公開了一種用于鋰離子電池的多元電解液，包括以下多種組成：(1)碳酸酯類溶劑；(2)阻燃添加劑；(3)單一或復合成膜添加劑；(4)及復合鋰鹽。其中(3)所述成膜添加劑之一選自鹵代酮，其一般通式為XH_2mC_m-(C＝O)-C_nH_2n+1；m，n為自然數，m，n相同或不同；X可以是F，Cl，Br，I中的一種。

CN104823319A提供一種包含非水性有機溶劑、酰亞胺基鋰鹽及電解液添加劑的非水電解液，其中，所述電解液添加劑為選自二氟二草酸磷酸鋰(LiDFOP)、(三甲基甲硅烷基)丙基磷酸酯(TMSPa)、1,3-丙烯磺酸內酯(PRS)、及硫酸乙烯酯(ESa)中的一種及以上的添加劑。

上述兩個方案均沒有體現出有效的常溫循環性能和高溫存儲容量保持率和高溫存儲容量恢復率；

CN106505249A通過向電解液中加入負極成膜添加劑A(VC、FEC、PS、ODFB、BOB、DTD、SA等)和正極穩定添加劑B(鏈狀二磺酸酯類)，提高了常溫循環和高溫循環、高溫存儲，但鏈狀二磺酸酯引起酸度和阻抗增大，不利于電池倍率充放電性能的發揮。

因此，有必要開發一種有利于提高高鎳配硅碳軟包體系電池循環性能、高溫性能、倍率性能的電解液，同時，能起到良好的抑酸和抑制電池產氣的效果。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種電解液及其制備方法和鋰離子電池。本發明提供的電解液利用添加劑A和添加劑B的相互配合，既能除酸，又能有較好成膜性的添加劑，并通過與其他添加劑的協同作用，改善電解液的循環、高溫、倍率性能。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：