CN107749494A - 一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液 - Google Patents

一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，属于锂离子电池制造技术领域。该电解液由有机溶剂、锂盐和成膜添加剂组成，有机溶剂由环状碳酸酯、线性碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯组成；成膜添加剂由成膜添加剂A、成膜添加剂B和成膜添加剂C组成，成膜添加剂A为三（三甲基硅烷）硼酸酯或三（三甲基硅烷）亚磷酸酯中的一种，成膜添加剂B为甲烷二磺酸亚甲酯，成膜添加剂C为噻吩或3,4乙烯二氧噻吩中的一种。本发明中的电解液通过三种成膜添加剂的联用，生成双层不同成分的正极表面膜，可以稳定电极/电解液界面，抑制电解液发生氧化分解及正极材料结构的破坏，提高电池循环稳定性和热稳定性，降低电池内阻，改善电池倍率性能。

Description

一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液
技术领域
本发明涉及锂离子电池制造技术领域，尤其是涉及一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液。
背景技术
提高充电截止电压是提高锂离子电池能量密度的有效途径之一。目前商品化锂离子电池的电解液，一旦充电截止电压超过4.5V，常规的碳酸酯基电解液会发生氧化分解，造成电池内阻上升，从而导致整个电池的循环性能下降。为了使电解液能满足在高压下的工作要求，目前主要是从溶剂和成膜添加剂两个方面进行改进，成膜添加剂主要有含硼类添加剂、有机磷类添加剂、碳酸酯类添加剂、含硫添加剂和离子液体类添加剂等。从目前公开报道的国内外研究进展来看，在高压电解液方面，引入高压添加剂一般可以获得4.4-4.5V的电解液。但是对于富锂、磷酸钒锂、高压镍锰等正极材料，由于可充电电压达到4.8V甚至5V以上，因此必须开发可耐更高电压的电解液以获得更高的能量密度。现有成膜添加剂促进生成的正极表面膜较厚，会导致界面阻抗增大，同时在更高的电压下如4.8 V以上存在不稳定的问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种能够形成双层稳定性好且具有良好导电性的正极表面膜的锂离子电池高压电解液
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，由有机溶剂、锂盐和成膜添加剂组成，有机溶剂由环状碳酸酯、线性碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯组成；成膜添加剂由成膜添加剂A、成膜添加剂B和成膜添加剂C组成，成膜添加剂A为三（三甲基硅烷）硼酸酯或三（三甲基硅烷）亚磷酸酯中的一种，成膜添加剂B为甲烷二磺酸亚甲酯，成膜添加剂C为噻吩或3,4乙烯二氧噻吩中的一种。
此发明重点在于通过构筑导电性更好、结构更稳定的双层正极表面膜，使锂电池可耐更高的电压，并具有良好的电化学性能。两类电解液添加剂成膜电压电位不同，三（三甲基硅烷）硼酸酯或三（三甲基硅烷）亚磷酸酯成膜电压在3.6～3.9V之间，噻吩或3,4乙烯二氧噻吩的成膜电压大约为4.1V和4.55V，随着电压升高逐渐形成了双层结构正极表面膜，双层表面膜结构更有利于稳定正极材料与电解液界面，抑制电解液的分解；同时，添加成膜添加剂促使生成的界面膜较厚，会使电池内阻增大，本发明中选用的三（三甲基硅烷）硼酸酯或三（三甲基硅烷）亚磷酸酯作为成膜添加剂A促使生成的正极表面膜厚度较小，内阻相对更小，为了更好的控制生成的正极表面膜的厚度，在电解液中添加成膜添加剂B，即甲烷二磺酸亚甲酯，用来控制厚度，使生成的表面膜均匀且薄；此外，成膜添加剂C中的噻吩和3,4乙烯二氧噻吩生成的正极表面膜为导电聚合物，有良好的导电性，可以进一步降低电池内阻，
作为优选，电解液中锂盐的浓度为0.9～1.2mol/L。
作为优选，锂盐为六氟磷酸锂。
作为优选，有机溶剂中环状碳酸酯的含量为20～30wt%，线性碳酸酯的含量为40～60wt%，余量为氟代碳酸乙烯酯。
作为优选，线性碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的一种。
作为优选，环状碳酸酯为碳酸乙烯酯。
作为优选，成膜添加剂A在电解液中的含量为0.1～1wt%，成膜添加剂B在电解液中的含量为0.1～1wt%，成膜添加剂C在电解液中的含量为0.05～0.2wt%。
因此，本发明具有以下有益效果：
（1）通过三种成膜添加剂的联用，生成双层不同成分的正极表面膜，可以有效稳定电极/电解液界面，抑制电解液在循环中发生氧化分解及正极材料结构的破坏；
（2）提高锂离子电池高压循环稳定性和热稳定性；
（3）降低锂离子电池内阻，改善电池倍率性能。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的说明。
显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，由有机溶剂、锂盐和成膜添加剂组成，有机溶剂由环状碳酸酯、线性碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯组成，有机溶剂中环状碳酸酯的含量为20wt%，线性碳酸酯的含量为40wt%，氟代碳酸乙烯酯的含量为40wt%，线性碳酸酯为碳酸二甲酯，环状碳酸酯为碳酸乙烯酯；成膜添加剂由成膜添加剂A、成膜添加剂B和成膜添加剂C组成，成膜添加剂A在电解液中的含量为0.1wt%，成膜添加剂B在电解液中的含量为0.1wt%，成膜添加剂C在电解液中的含量为0.05wt%，成膜添加剂A为三（三甲基硅烷）硼酸酯，成膜添加剂B为甲烷二磺酸亚甲酯，成膜添加剂C为噻吩；锂盐为六氟磷酸锂，电解液中锂盐的浓度为0.9mol/L。
实施例2
一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，由有机溶剂、锂盐和成膜添加剂组成，有机溶剂由环状碳酸酯、线性碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯组成，有机溶剂中环状碳酸酯的含量为25wt%，线性碳酸酯的含量为50wt%，氟代碳酸乙烯酯的含量为25wt%，线性碳酸酯为碳酸二乙酯，环状碳酸酯为碳酸乙烯酯；成膜添加剂由成膜添加剂A、成膜添加剂B和成膜添加剂C组成，成膜添加剂A在电解液中的含量为0.5wt%，成膜添加剂B在电解液中的含量为0.5wt%，成膜添加剂C在电解液中的含量为0.13wt%，成膜添加剂A为三（三甲基硅烷）硼酸酯，成膜添加剂B为甲烷二磺酸亚甲酯，成膜添加剂C为3,4乙烯二氧噻吩；锂盐为六氟磷酸锂，电解液中锂盐的浓度为1mol/L。
实施例3
一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，由有机溶剂、锂盐和成膜添加剂组成，有机溶剂由环状碳酸酯、线性碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯组成，有机溶剂中环状碳酸酯的含量为30wt%，线性碳酸酯的含量为60wt%，氟代碳酸乙烯酯的含量为10wt%，线性碳酸酯为碳碳酸甲乙酯，环状碳酸酯为碳酸乙烯酯；成膜添加剂由成膜添加剂A、成膜添加剂B和成膜添加剂C组成，成膜添加剂A在电解液中的含量为1wt%，成膜添加剂B在电解液中的含量为1wt%，成膜添加剂C在电解液中的含量为0.2wt%，成膜添加剂A为三（三甲基硅烷）亚磷酸酯，成膜添加剂B为甲烷二磺酸亚甲酯，成膜添加剂C为3,4乙烯二氧噻吩；锂盐为六氟磷酸锂，电解液中锂盐的浓度为1.2mol/L。
应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，由有机溶剂、锂盐和成膜添加剂组成，其特征在于：所述的有机溶剂由环状碳酸酯、线性碳酸酯和氟代碳酸乙烯酯组成；成膜添加剂由成膜添加剂A、成膜添加剂B和成膜添加剂C组成，所述成膜添加剂A为三（三甲基硅烷）硼酸酯或三（三甲基硅烷）亚磷酸酯中的一种，成膜添加剂B为甲烷二磺酸亚甲酯，成膜添加剂C为噻吩或3,4乙烯二氧噻吩中的一种。
2.根据权利要求1所述的一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，其特征在于：所述电解液中锂盐的浓度为0.9～1.2mol/L。
3.根据权利要求1或2所述的一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，其特征在于：所述的锂盐为六氟磷酸锂。
4.根据权利要求1所述的一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，其特征在于：所述的有机溶剂中，环状碳酸酯的含量为20～30wt%，线性碳酸酯的含量为40～60wt%，余量为氟代碳酸乙烯酯。
5.根据权利要求1或4所述的一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，其特征在于：所述的线性碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的一种。
6.根据权利要求1或4所述的一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，其特征在于：所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯。
7.根据权利要求1所述的一种可构造双层正极表面膜的锂离子电池高压电解液，其特征在于：所述成膜添加剂A在电解液中的含量为0.1～1wt%，成膜添加剂B在电解液中的含量为0.1～1wt%，成膜添加剂C在电解液中的含量为0.05～0.2wt%。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109473721A (zh) * 2018-11-15 2019-03-15 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种高电压电解液添加剂，高电压电解液和锂离子电池
CN110400969A (zh) * 2018-04-25 2019-11-01 比亚迪股份有限公司 一种非水电解液及含有该非水电解液的电池
CN111430799A (zh) * 2020-04-22 2020-07-17 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种用于镍锰酸锂正极材料的高压电解液
CN112993408A (zh) * 2021-01-11 2021-06-18 电子科技大学 电解液及其制备方法、锂离子电池及电动车
CN113690488A (zh) * 2021-08-10 2021-11-23 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010529634A (ja) * 2007-06-12 2010-08-26 エルジー・ケム・リミテッド 非水電解液及びそれを用いた二次電池
CN102263292A (zh) * 2011-06-24 2011-11-30 九江天赐高新材料有限公司 一种锂二次电池用非水电解液
CN104332650A (zh) * 2013-07-22 2015-02-04 浙江万向亿能动力电池有限公司 一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液
CN105591158A (zh) * 2016-03-21 2016-05-18 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种三元正极材料锂离子电池及其电解液
CN105703007A (zh) * 2016-03-30 2016-06-22 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种高电压快充型锂离子电池的非水电解液
CN106033824A (zh) * 2015-03-18 2016-10-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 高电压锂离子电池及其电解液

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010529634A (ja) * 2007-06-12 2010-08-26 エルジー・ケム・リミテッド 非水電解液及びそれを用いた二次電池
CN102263292A (zh) * 2011-06-24 2011-11-30 九江天赐高新材料有限公司 一种锂二次电池用非水电解液
CN104332650A (zh) * 2013-07-22 2015-02-04 浙江万向亿能动力电池有限公司 一种高镍三元正极材料体系锂离子电池的高压电解液
CN106033824A (zh) * 2015-03-18 2016-10-19 宁德时代新能源科技股份有限公司 高电压锂离子电池及其电解液
CN105591158A (zh) * 2016-03-21 2016-05-18 东莞市杉杉电池材料有限公司 一种三元正极材料锂离子电池及其电解液
CN105703007A (zh) * 2016-03-30 2016-06-22 珠海市赛纬电子材料股份有限公司 一种高电压快充型锂离子电池的非水电解液

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110400969A (zh) * 2018-04-25 2019-11-01 比亚迪股份有限公司 一种非水电解液及含有该非水电解液的电池
CN110400969B (zh) * 2018-04-25 2022-06-10 比亚迪股份有限公司 一种非水电解液及含有该非水电解液的电池
CN109473721A (zh) * 2018-11-15 2019-03-15 合肥国轩高科动力能源有限公司 一种高电压电解液添加剂，高电压电解液和锂离子电池
CN111430799A (zh) * 2020-04-22 2020-07-17 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种用于镍锰酸锂正极材料的高压电解液
CN111430799B (zh) * 2020-04-22 2023-02-14 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 一种用于镍锰酸锂正极材料的高压电解液
CN112993408A (zh) * 2021-01-11 2021-06-18 电子科技大学 电解液及其制备方法、锂离子电池及电动车
CN112993408B (zh) * 2021-01-11 2023-03-10 电子科技大学 电解液及其制备方法、锂离子电池及电动车
CN113690488A (zh) * 2021-08-10 2021-11-23 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN113690488B (zh) * 2021-08-10 2023-03-07 惠州锂威新能源科技有限公司 一种电解液及含有该电解液的锂离子电池

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