[發明專利]二次電池電解液及其制備方法和電池

有效

• 申請號: 202011547859.6
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112687953B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 孟慶飛;楊帆;吳際良;徐謙;曾輝輝;陳澤琦;劉崯海;李立新;佘有緣;高澤金;歐陽才校
• 申請（專利權）人: 中國電子新能源（武漢）研究院有限責任公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務所(普通合伙) 42247
• 代理人: 李杰梅

本發明提出了一種二次電池電解液及其制備方法和電池，所述電解液包溶劑、電解質、添加劑，其中，溶劑包括碳酸酯、氟代醚、氯代烷；添加劑包括硝酸鹽和二氧化硫。本發明的溶劑和添加劑可以起到協同作用，改變電解質的溶劑化結構，一方面，可以提高電解液的電導率，減小電解質陽離子遷移阻力，從而減小電池在快充時的極化，提高快充容量；另一方面，可以抑制溶劑共嵌入，從而提高電池的快充循環性能。本發明的添加劑在充電時可在負極表面參與SEI成膜反應，使SEI膜更穩定，從而進一步提高電池的快充循環性能。通過各組分的共同作用解決了電池快充容量低、快充循環容量衰減快、壽命短的技術問題，本發明還提供該電解液的制備方法和含有該電解液的電池。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種二次電池電解液及其制備方法和電池。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、壽命長、無記憶效應、環境友好的特點，已在電子產品和電動車等領域廣泛應用。但是由于鋰離子電池充電時間較長，限制了相關產品的使用。開發快速充電技術成為了近年來的研究熱點。

鋰離子電池在快速充電條件下會出現充電容量變低、容量衰減快、循環壽命短的問題。經研究發現，開發快充電解液是解決上述問題的關鍵。現有技術公開了多種快充電解液。如采用LiFSI作為電解質，碳酸二甲酯作為溶劑，TTE作為稀釋劑、VC/EC作為添加劑，提升了電池的快充容量。另一種快充電解液，采用LiFSI作為電解質，DME作為溶劑，BTFE作為緩沖劑，提升了電池的快充容量和快充循環性能。

以上幾種方法在一定程度上改善了電池的快充容量和快充循環性能，但是改善的效果有限，而且其中均采用LiFSI作為電解質，LiFSI的成本較高，不利于降低成本，不能滿足實際應用的需求。

發明內容

有鑒于此，本發明提出了一種能夠大幅度提升電池快充容量和快充循環性能的二次電池電解液以及其制備方法和電池。

本發明的技術方案是這樣實現的：本發明提供了一種二次電池電解液包括溶劑、電解質和添加劑，其中所述溶劑包括碳酸酯、氟代醚和氯代烷，所述電解質為LiPF₆，所述添加劑包括硝酸鹽和二氧化硫。

以上技術方案中，所述電解質還可以是NaPF₆，其與LiPF₆具有相接近的性能。

以上技術方案中，硝酸鹽在電解液中解離形成硝酸根，硝酸根和二氧化硫可以與電解質陽離子結合，從而改變了溶劑化內層結構，氟代醚和氯代烷可以改變溶劑化外層結構，通過溶劑與添加劑的協同作用，削弱了電解質陽離子與溶劑的相互作用。一方面可以減小電解質陽離子的遷移阻力，提高電解液的電導率；另一方面，可以使電解質陽離子更容易去溶劑化，抑制溶劑共嵌入。且硝酸鹽和二氧化硫可在電解質陽離子嵌入負極時在負極表面參與SEI成膜反應，生成氮化鋰、硫化鋰、氧化鋰等無機鹽，提高SEI膜的穩定性

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一種或幾種的混合物。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述氟代醚為雙(2-氟乙基)醚、雙(2,2-二氟乙基)醚、雙(2,2,2-三氟乙基)醚、雙(1-氟-2,2,2-三氟乙基)醚、雙(1,1-二氟-2,2-二氟乙基)醚和全氟乙醚中的一種或幾種的混合物。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述氯代烷為氯乙烷、二氯乙烷、三氯乙烷、四氯乙烷、氯丙烷、二氯丙烷、三氯丙烷和四氯丙烷中的一種或幾種的混合物。

更進一步優選的，所述碳酸酯：氟代醚：氯代烷的體積比為1：(0.1-2)：(0.1-1)。

在以上技術方案的基礎上，優選的，所述硝酸鹽為硝酸鋰、硝酸鈉、亞硝酸鋰和亞硝酸鈉中的一種或幾種混合物。