[發明專利]一種用于三元正極材料鋰離子電池的電解液和鋰離子電池的制作方法

在審

• 申請號: 202210190687.4
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號: CN114614097A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 陳樹;吳葉超;李洋;朱冠楠;王義飛
• 申請（專利權）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 余婧

本發明公開了一種用于三元正極材料鋰離子電池的電解液，按質量百分比計，包括以下組分：含雙鍵單體70?80％；鋰鹽10?20％；含活潑氫原子的有機溶劑0?10％，且不為0。本發明還公開了三元正極材料鋰離子電池的制作方法。本發明提供的電解液可以在三元正極材料的殘堿催化下發生聚合反應，從而在正極片表面形成聚合物包覆層，顯著改善鋰離子電池的安全性，聚合條件溫和，制備方法簡單，極易實現大規模生產。

技術領域

本發明涉及鋰電池技術領域，尤其涉及一種用于三元正極材料鋰離子電池的電解液和鋰離子電池的制作方法。

背景技術

鋰離子二次電池憑借工作電壓高、循環壽命長及充放電速度快等優勢逐步建立了廣大的市場，在小型電子產品如手機、電腦、電動工具等領域有著重要的作用。

電動汽車和儲能領域的發展，對鋰離子電池的使用條件更加苛刻，特別在極端條件下(高溫)，要保證電池的循環性能。然而，由于目前廣泛使用的鋰離子電池中液態電解液的存在，極易在高溫條件下或激烈撞擊下，導致電芯發生起火甚至是爆炸，存在很大安全性能。為了解決這些問題，聚合物電解質或無極電解質應運而生，但是聚合物電解質的電子導電率低，無法與液體電解質相比較，同時聚合物電解質的制備相對繁瑣，對聚合條件要求高，而且目前聚合物的聚合種類合聚合類型種類繁多，導致制造工藝復雜和成本過高，如中國專利201810615609.8涉及到一種自交聯復合固態電解質的制備及其構成的全固態鋰離子電池，通過與納米無機物進行交聯固化得到聚合物電解質，制作過程繁雜；中國專利201710097194.5涉及到一種堿作用下的電化學調控原子轉移自由基聚合方法，通過采用電化學的方法在電池內部進行聚合，需要改變電池的化成工藝，提高用電成本。上述專利提高的方法，都需要改變現有的鋰離子電池制造工藝，不利于聚合物鋰離子電池的大規模生產。同時，聚合時一般都需要加入少量的添加劑，但是添加劑的加入對于電池的電性能有一定的損害；另一方面，三元正極材料鋰離子電池正極料上存在強堿，對電池的容量發揮也具有一定的損害。

發明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發明提出了一種用于三元正極材料鋰離子電池的電解液和鋰離子電池的制作方法，能夠在不改變現有鋰離子電池制造工藝的基礎上，實現聚合物鋰離子電池的大規模生產，同時提高電池高溫循環壽命和安全性。

本發明提出的一種用于三元正極材料鋰離子電池的電解液，按質量百分比計，包括以下組分：含雙鍵單體70-80％；鋰鹽10-20％；含活潑氫原子的有機溶劑0-10％，且不為0。

優選地，所述含雙鍵單體為丙烯酸酯類及其衍生物、苯乙烯、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯腈、三亞甲基環碳酸酯、2,2-二甲基三亞甲基環碳酸酯、丙交酯中的至少一種。

優選地，所述含活潑氫原子的有機溶劑為乙二醇、二甘醇、聚乙二醇、1，2-丙二醇、聚丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、聚丁二醇、1，5-戊二醇、1，6-己二醇、2，4，6-己三醇、1，1，1-三羥甲基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇、聚表氯醇、單(甲基)丙烯酸聚乙二醇、單(甲基)丙烯酸聚丙二醇、單(甲基)丙烯酸甲氧基聚乙二醇酯中的至少一種。

優選地，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、雙三氟甲磺酰亞胺鋰中的至少一種。

一種所述的用于三元正極材料鋰離子電池的電解液的制備方法，將所述含雙鍵單體和含活潑氫原子的有機溶劑混合均勻，得到混合溶液，然后將鋰鹽溶于所述混合溶液中，即得。

一種三元正極材料鋰離子電池的制作方法，包括：

S1、將隔膜和正極片、負極片組裝成電芯；

S2、將所述的電解液注入電芯中，先在露點溫度≤-50℃的環境中初步聚合，然后將電芯封口，繼續聚合，直至反應完全。

優選地，S2中，初步聚合的溫度為30-50℃，聚合時間為10-15h。