CN108598576A - 一种锂离子电池电解液 - Google Patents

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赵冬妮
李春雷
李世友
王鹏
韩亚敏
梁有维
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Abstract

本发明公开了一种锂离子电池电解液，该电解液包括电解质锂盐、非水性有机溶剂和添加剂，所述添加剂主要成分为含苯的硫化物，该含苯的硫化物具体为苯基乙烯基砜、苯亚硫酸甲酯、苯磺酸乙酯、苯磺酸甲酯中的至少一种或几种，添加剂的质量占电解液总质量的0.1～10.0％。本发明电解液中所用添加剂含有芳香环和含硫官能团，苯环特殊的共轭体系易发生电聚合从而生成绝缘聚合物膜，可提高锂离子电池的抗过充性能；而含硫官能团有利于提高锂离子在正极界面膜间的传输速率，有利于降低锂离子电池的界面阻抗。通过此类添加剂对正极界面膜的修饰，可有效提升高电压系正极材料的循环性能及抗过充性能。

Description

一种锂离子电池电解液
技术领域
本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种具有防过充且耐高压特点的锂离子电池电解液。
背景技术
锂离子电池因具有工作电压高、循环寿命长、无记忆效应和自放电率低等优势成为手机、笔记本电脑等便携式设备的理想电源。然而，现有的锂离子电池能量密度及功率密度偏低，其在续航里程、成本、安全、快充等方面存在不足，无法满足电动车、混合动力汽车等大型设备的供电需求。因此，需增加高能量、高功率型正极材料的研发力度。
镍锰酸锂材料具有4.7V的高电压平台，成为高能量及高功率型锂离子电池领域的研究热点。然而，其较高的工作电压及氧化活性、容易导致电解液在材料表面发生氧化反应，进而分解产生气体，这将导致电池鼓胀，正极材料结构损坏，电池的稳定性能降低。同时，若电解液氧化电位低于电池的工作电压时，将造成严重的过充现象，这会直接导致电池存在爆炸、燃烧等安全隐患。目前的主流解决方案是在电解液体系中引入功能型添加剂，通过对材料表面形成保护膜以实现对电池的保护，但这又将造成电池界面阻抗的增加，无法满足电池倍率及循环性能的兼顾。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有防过充且耐高压特点的锂离子电池电解液，旨在解决高镍材料存在的循环性能差、过充引发的安全隐患等问题。
本发明是这样实现的，一种锂离子电池电解液，该电解液包括电解质锂盐、非水性有机溶剂和添加剂，所述添加剂主要成分为含苯的硫化物。
优选地，所述含苯的硫化物为苯基乙烯基砜、苯亚硫酸甲酯、苯磺酸乙酯、苯磺酸甲酯中的至少一种或几种。
优选地，所述添加剂的质量占电解液总质量的0.1～10.0％。
优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂LiPF6、双草酸硼酸锂LiBOB、二氟草酸硼酸锂LiODFB、高氯酸锂LiClO4、四氟硼酸锂LiBF4中的一种或几种；其中，所述锂盐的浓度为0.7mol L-1～1.2mol L-1。
优选地，所述非水性有机溶剂为碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸甲丙酯MPC、碳酸乙烯酯EC中的一种或几种。
相比于现有技术的缺点和不足，本发明具有以下有益效果：本发明电解液中所用添加剂含有芳香环和含硫官能团，苯环特殊的共轭体系易发生电聚合从而生成绝缘聚合物膜，可提高锂离子电池的抗过充性能；而含硫官能团有利于提高锂离子在正极界面膜间的传输速率，有利于降低锂离子电池的界面阻抗。通过此类添加剂对正极界面膜的修饰，可有效提升高电压系正极材料的循环性能及抗过充性能。
附图说明
图1是本发明实施例所得锂离子电池的循环性能图；
图2是本发明实施例所得锂离子电池的抗过充性能图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1电解液的制备
充满氩气的手套箱(O2<0.1ppm，H2O<0.1ppm)中，在体积比为1：1的LiPF6-DMC/EC电解液体系中加入质量分数为0.4％的苯亚硫酸甲酯类添加剂，轻微摇晃直至添加剂完全溶解，其颜色呈淡黄色，得到电解液1。
实施例2～7
这些实施例与上述实施例1均相同，不同之处如下表1所示：
注(表格中※号表示与上述实施例1所记载内容的相同)
实施例8锂离子电池的制备
以镍锰酸锂(LiNi0.5Mn1.5O4)作为正极材料、乙炔黑作为导电剂、聚偏氟乙烯作为粘结剂，按照质量比8:1:1混合均匀，加入N-甲基吡咯烷酮作，研磨均匀后，涂覆在铝箔上，于120℃烘箱中烘干，辊压冲片，其质量载荷为2.78mgcm-2。
将正极片、隔膜和锂片按顺序依次叠加，充入上述实施例1中所制备的电解液1，组装成CR2025纽扣电池，并对其进行电化学测试，如图1和2所示。
从图1中可以看出，在加入添加剂之后，循环过程中放电比容量得到了一定程度的提升，循环稳定性较为良好，与不添加样品相当。
从图2中可以看出，在进行一定程度的100％过充测试以后，改性样出现了缓慢上升的电压平台，呈现出良好的过充保护作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种锂离子电池电解液，该电解液包括电解质锂盐、非水性有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂主要成分为含苯的硫化物。
2.如权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述含苯的硫化物为苯基乙烯基砜、苯亚硫酸甲酯、苯磺酸乙酯、苯磺酸甲酯中的至少一种或几种。
3.如权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂的质量占电解液总质量的0.1～10.0％。
4.如权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐为六氟磷酸锂LiPF6、双草酸硼酸锂LiBOB、二氟草酸硼酸锂LiODFB、高氯酸锂LiClO4、四氟硼酸锂LiBF4中的一种或几种；其中，所述锂盐的浓度为0.7mol L-1～1.2mol L-1。
5.如权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水性有机溶剂为碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸甲丙酯MPC、碳酸乙烯酯EC中的一种或几种。
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Application publication date: 20180928

Assignee: Jiangsu golden sunshine Amperex Technology Limited

Assignor: Lanzhou University Of Technology

Contract record no.: 2019990000087

Denomination of invention: Lithium ion battery electrolyte and battery

License type: Exclusive License

Record date: 20190321

RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180928