[發明專利]一種鋰離子電池電解液及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110993791.2
• 申請日: 2021-08-27
• 公開（公告）號: CN113725489A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 高喜梅
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/0568;H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 楊元焱

本發明涉及一種鋰離子電池電解液及其制備方法與應用，電解液包括溶質、有機溶劑、添加劑，所述的有機溶劑為碳酸酯溶劑，其特征在于，所述的溶質為六氟磷酸鋰，所述的有機溶劑為碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶劑，所述的添加劑為FEC和/或LiODFB。與現有技術相比，本發明電解液制備方法簡單，有效地改善了碳酸酯基電解液與5V高壓正極的兼容性，改善了電解液在循環過程中對Al集流體的腐蝕。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池電解液技術領域，具體涉及一種鋰離子電池電解液及其制備方法與應用。

背景技術

隨著電動汽車的廣泛應用，對鋰離子電池的高能量密度的要求越來越高，提高鋰離子電池的工作電壓是提高電池能量密度的有效途徑之一，特別是5V高壓。在如此高的電壓下，電解液和電池的各組成之間的兼容性尤為重要。

在電解液中添加各種成膜添加劑，在電化學循環過程中形成有效的界面膜是廣大研究者通常采用的辦法，也是比較有效的辦法，合適的添加劑成為性能改善的關鍵因素。在高壓循環過程中，Al集流體的腐蝕是影響鋰離子電池長期循環性能的關鍵因素之一，因此，亟需改善5V高壓下碳酸酯溶劑電解液對Al集流體的腐蝕。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池電解液及其制備方法與應用，抑制Al集流體的腐蝕。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：一種鋰離子電池電解液，包括溶質、有機溶劑、添加劑，所述的有機溶劑為碳酸酯溶劑，所述的溶質為六氟磷酸鋰(LiPF₆)，所述的有機溶劑為碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶劑，所述的添加劑為FEC(氟代碳酸乙烯酯)和/或LiODFB(二氟乙二酸硼酸鋰)。

優選地，所述的添加劑為FEC和LiODFB的混合物。和二者單獨添加相比，二者的的協同作用明顯，表現出更優的電化學性能，特別是在電極表面的成膜和對Al集流體的保護作用。100圈循環后容量保持率最高，可達到94.5％。

優選地，所述的六氟磷酸鋰(LiPF₆)在整個電解液中的摩爾濃度為1.0～1.4mol/L。

進一步優選地，所述的六氟磷酸鋰在整個電解液中的摩爾濃度為1.2mol/L。

優選地，所述的碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的體積比為3:6～8。

進一步優選地，所述的碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的體積比為3:7。

優選地，所述的添加劑FEC為電解液體積的2.5～3.5％，所述的LiODFB為電解液質量的2.5～3.5％。

進一步優選地，所述的添加劑FEC為電解液體積的3％，所述的LiODFB為電解液質量的3％。

一種上述鋰離子電池電解液的制備方法，將六氟磷酸鋰溶于碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯的混合溶劑中，混合均勻，添加FEC和LiODFB，搖勻，靜置，即得所述鋰離子電池電解液。

優選地，所述的制備過程在手套箱中進行。

一種上述鋰離子電池電解液的應用，將所述的鋰離子電池電解液用于制備Li/LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)半電池。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1.本發明電解液以PC和DMC的混合物作為溶劑，PC和EC相比具有更寬的液程，拓寬了電池的工作溫度范圍，同時混合了線狀溶劑DMC，降低了電解液的粘度，提高了電解液與電池各組件之間的浸潤性；

2.本發明電解液可改善碳酸酯溶劑和5V高壓正極材料的兼容性，通過FEC和LiODFB兩種添加劑的協同作用，可在電極和Al集流體表面形成有效的界面膜，改善5V高壓下碳酸酯溶劑電解液對Al集流體的腐蝕，提高電池的容量保持率；