[發明專利]一種耐高壓高功率電解液及其應用

在審

• 申請號: 202111506724.X
• 申請日: 2021-12-10
• 公開（公告）號: CN114204123A
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 熊俊俏;譚海波;王仲;胡盛青
• 申請（專利權）人: 湖南航天磁電有限責任公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 長沙星耀專利事務所(普通合伙) 43205
• 代理人: 寧星耀;舒欣

一種耐高壓高功率電解液及其應用，該電解液由電解液鋰鹽、有機溶劑和添加劑組成；所述添加劑由碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、丁磺酸內酯、硫酸乙烯酯、二氟磷酸鋰和雙氟磺酰亞胺鋰組成；所述電解液鋰鹽、有機溶劑和添加劑的質量百分比為：電解液鋰鹽13.5%~15.8%，有機溶劑78~85%，添加劑3%~10%；所述有機溶劑由環狀碳酸酯、線性碳酸酯和羧酸酯組成。本發明通過添加劑之間的相互協同作用，提高了電解液離子傳導能力，改善鋰離子電池的功率性能，同時優化鋰離子電池中負極SEI膜和正極CEI膜的成膜效果，提高鋰離子電池的高溫高壓性能。

技術領域

本發明涉及一種電解液及其應用，尤其涉及一種耐高壓高功率電解液及其應用。

背景技術

隨著石油資源的急劇消耗以及環境保護意識的不斷加強，鋰離子電池綠色動力的可外接充電式混合動力汽車（PHEV），因能源多樣性、低成本、低油耗受到市場的廣泛關注和應用。鋰離子電池作為PHEV的心臟部件，在續航性能、大功率充放電性能和安全性能等方面起著舉足輕重的作用。為了適應市場與政策的需求，提升產品的競爭力，PHEV對鋰離子電池功率性能和能量密度的提高需求極為迫切，對鋰離子電池的功率密度和電壓的提升也有了更高的要求。因此，鋰離子電池將面臨在高電壓下如何保證功率密度提升的同時，還要兼顧高低溫性能的改善等問題。

電解液是鋰離子電池的關鍵材料之一，是影響電池功率性能、高低溫性能和安全性能的重要因素。

CN 111640987 A公開了一種高功率電解液及含有該電解液的鋰離子電池，該電解液包括導電鋰鹽、添加劑和溶劑；其中，所述添加劑包括二氟磷酸鋰、硫酸乙烯酯和硼磷類草酸鋰；所述溶劑包括3-甲氧基丙酸乙酯。其采用3-甲氧基丙酸乙酯作溶劑，引入硫酸乙烯酯、二氟磷酸鋰和硼磷類草酸鋰用來提高鋰離子電池功率密度和高溫性能，但沒有記載該電解液在高電壓情況下高功率的性能如何。

CN 112216870 A公開了一種高鎳鋰離子電池的耐高溫高電壓電解液，由復合電解質鋰鹽、有機多元溶劑和添加劑組成，所述復合電解質鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、二氟磷酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、二草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟草酸磷酸鋰中至少兩種；所述有機多元溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、γ-丁內酯、氟苯、氟代碳酸乙烯酯中的5種以上有機溶劑混合而成；所述添加劑為碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、1,3-丙烷磺酸內酯、丙烯基磺酸內酯、硫酸乙烯酯、磷酸三烯丙酯、三（三甲基硅烷）亞磷酸酯、三（三甲基硅烷）磷酸酯中的至少兩種。該方法雖然改善了電池在高溫高壓下的存儲和循環性能，但加入的磷酸三烯丙酯、丙烯基磺酸內酯等高溫添加劑會使電解液粘度增大，離子運動降低，導致極化增大，降低了電池的功率性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種兼具耐高溫，耐高壓，又具有高功率的電解液。

本發明解決其技術問題采用的技術方案是，一種耐高壓高功率電解液，由電解液鋰鹽、有機溶劑和添加劑組成；所述添加劑由碳酸亞乙烯酯（VC）、碳酸乙烯亞乙酯（VEC）、丁磺酸內酯（BS）、硫酸乙烯酯（DTD）、二氟磷酸鋰（LiPO₂F₂）和雙氟磺酰亞胺鋰（LiFSI）組成。

VC、VEC和BS都能夠形成對鋰離子傳導性高的負極SEI膜。其中，VEC還能在正極上形成CEI膜，使正極材料表面活性點減少電解液與電極的接觸，從而抑制高電位區域電解液與正極材料的分解反應，提高正極材料的穩定性，同時能抑制由于非水溶劑的還原分解反應而導致氣體的產生，并且即使在高溫存儲時也能抑制由于內壓上升所導致的電池膨脹；另外，BS分子具有比溶劑分子低的最低空軌道能量，優先于溶劑在石墨電極上還原分解，形成的SEI膜的熱穩定性高，高溫存儲后膜電阻和電荷遷移電阻大小基本可以保持不變。