[發明專利]電解液及其制備方法、鋰離子二次電池、電池模塊、電池包及用電裝置

在審

• 申請號: 202210007780.7
• 申請日: 2022-01-06
• 公開（公告）號: CN115832430A
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 史松君;李靜如;韓昌隆;黃磊;來佑磊
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 北京辰權知識產權代理有限公司 11619
• 代理人: 佟林松

本申請公開了一種電解液及其制備方法、鋰離子二次電池、電池模塊、電池包及用電裝置。所述電解液包含鋰鹽、第一有機溶劑、第二有機溶劑、添加劑及助溶劑；和/或相對于所述第一有機溶劑和所述第二有機溶劑的總質量，所述添加劑的質量比例為20％?80％；和/或相對于所述第一有機溶劑和所述第二有機溶劑的總質量，所述第二有機溶劑的質量比例為20％?80％；和/或相對于所述電解液的總質量，所述添加劑的質量比例為0.1％?5％。本申請實施例的技術方案中，通過在電解液中加入無機鋰鹽提高鋰離子二次電池的循環穩定性能、高溫性能及存儲性能。且通過使用助溶劑可以進一步提升無機鋰鹽的溶解度，進而有效改善電池性能。

技術領域

本申請涉及鋰電池技術領域，具體地涉及一種電解液及其制備方法、鋰離子二次電池、電池模塊、電池包及用電裝置。

背景技術

電解液在鋰離子二次電池中起著運輸離子的作用，其雖然對電池能量不做貢獻，但是它的組成會直接影響鋰離子二次電池的諸多性能。大量實驗數據表明電極與電解液界面反應、電解液在高電壓下的氧化分解均會對鋰離子二次電池的界面穩定性、電化學性能以及安全性能造成不良影響，限制了鋰離子二次電池的發展。

所以針對上述的技術問題還需進一步解決。

發明內容

鑒于上述問題，本申請提供一種電解液及其制備方法、鋰離子二次電池、電池模塊、電池包及用電裝置，通過在電解液中加入無機鋰鹽提高鋰離子二次電池的循環穩定性能、高溫性能及存儲性能。

第一方面，本申請提供了一種電解液，所述電解液包含鋰鹽、第一有機溶劑、第二有機溶劑、添加劑及助溶劑；所述添加劑為無機鋰鹽；和/或

相對于所述第一有機溶劑和所述第二有機溶劑的總質量，所述第一有機溶劑的質量比例為20％-80％；和/或

相對于所述第一有機溶劑和所述第二有機溶劑的總質量，所述第二有機溶劑的質量比例為20％-80％；和/或

相對于所述電解液的總質量，所述添加劑的質量比例為0.1％-5％。

本申請實施例的技術方案中，旨在使用低成本無機鋰鹽作電解液添加劑提升電池穩定性。通過添加無機鋰鹽作為添加劑可以在正負極材料表面形成穩定的界面膜，降低副反應，減少HF的產生，抑制過渡金屬離子的溶出，穩定電極材料的結構；并且該無機鋰鹽的鋰離子電導率非常高，可以提升電導率，降低極化，實現鋰離子二次電池循環穩定性能、高溫性能及存儲性能的提升。然而無機鋰鹽在酯類電解液中的溶劑度極低，通過調配電解液的溶劑比例，在穩定電解液高介電產數的同時，降低電解液的粘度可以有效提升無機鋰鹽添加劑在電解液中的溶解度。并且通過使用助溶劑可以進一步提升無機鋰鹽的溶解度。

在一些實施例中，所述無機鋰鹽選自硝酸鋰、硫酸鋰、磷酸鋰和碳酸鋰中的至少一種。本實施例通過選擇硝酸鋰、硫酸鋰、磷酸鋰和碳酸鋰中的至少一種，使得最終制備的電池具有良好的循環穩定性能、高溫性能及存儲性能。

在一些實施例中，所述助溶劑選自氟化鈉、氟化鉀、氟化鎂、氟化銀、和氟化銅中的至少一種；和/或相對于所述電解液的總質量，所述助溶劑的質量比例為0.1％-1％。本實施例通過使用氟化物作助溶劑，氟化物中金屬離子的吸電子能力要大于鋰離子，硝酸根離子的給電子能力要大于六氟磷酸根離子，因此氟化物中的金屬離子會與硝酸根離子形成絡合物，溶解在電解液中，從而提升硝酸鋰的溶解度；此外，通過選擇0.1％-1％的氟化鈉、氟化鉀、氟化鎂、氟化銀、氟化銅中的至少一種不僅可以實現無機鋰鹽的高溶解度，而且在確保電池穩定性的同時抑制其他負面作用。

在一些實施例中，所述第一有機溶劑選自碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯中的至少一種；和/或所述第二有機溶劑選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丙酸甲酯和丙酸乙酯中的至少一種。本實施例通過選擇上述類型的第一有機溶劑及第二有機溶劑搭配在一起使用，提高了無機鋰鹽在電解液中的溶解度。