CN109301324A - 一种高能量密度锂离子电池电解液 - Google Patents

一种高能量密度锂离子电池电解液 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：锂盐20‑60％，非水有机溶剂20‑60％，添加剂0.5‑10％；以上各组分之和等于100％；所述的锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂。本发明所述的高能量密度锂离子电池电解液具有自熄时间极短甚至不可燃的特性，所述添加剂具有优良的成膜特性，能够在正负极界面形成超低阻抗、热稳定性高的SEI膜。

Description

一种高能量密度锂离子电池电解液
技术领域
本发明属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种高能量密度锂离子电池电解液。
背景技术
锂离子电池经过了二十多年的发展，在能量密度、功率密度、安全及使用寿命等方面提出了更高的要求，因此高镍正极和硅碳负极材料的使用趋势愈加明朗。纯电动汽车的发展为锂离子动力电池电解液提供了广阔的市场前景，在功能电解液的开发上，高低温电解液的开发相对成熟，动力电池的环境适应性问题基本解决。因此，动力电池推动电解液往高安全性、长寿命方向发展。而传统的电解液在安全、长寿命方面表现不尽如人意，极大影响了动力电池的长远发展。
传统的电解液体系含有大量可燃性碳酸酯溶剂，导致锂电池有极大的安全隐患。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种高能量密度锂离子电池电解液，具有自熄时间极短甚至不可燃的特性，所用添加剂具有优良的成膜特性，能够在正负极界面形成超低阻抗、热稳定性高的SEI膜。采用上述电解液制备的锂离子电池，具有极高的安全特性和长期稳定循环的性能。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：
锂盐 20-60％，
非水有机溶剂 20-60％，
添加剂 0.5-10％；
以上各组分之和等于100％；
所述的锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂。
优选的，所述的电解液由包括如下重量百分比的原料制成：
锂盐 30-60％，
非水有机溶剂 30-60％，
添加剂 1-10％；
以上各组分之和等于100％；
所述的锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂。
优选的，所述的电解液由包括如下重量百分比的原料制成：
锂盐 40-60％，
非水有机溶剂 40-60％，
添加剂 1-5％；
以上各组分之和等于100％；
所述的锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂。
进一步，所述的锂盐中六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂的质量比为(1-4)：(0.1-1)：(0.1-1)；优选的，所述的锂盐中六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂的质量比为(2-4)：(0.5-1)：(0.5-1)。
进一步，所述的添加剂为在高镍正极与硅碳负极中均能成膜的锂盐类添加剂。
进一步，所述的添加剂为二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的一种或几种的混合。
进一步，所述的非水有机溶剂为碳酸酯溶剂与氟代有机溶剂；所述的碳酸酯溶剂与氟代有机溶剂的质量比为4-8:6-2。
进一步，所述的碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲丙酯(MPC)或碳酸丁烯酯(BC)中的一种或几种的混合。
进一步，所述的氟代有机溶剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、三氟甲基碳酸乙烯酯(TFPC)、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚(D2)、2,2,2-三氟代碳酸甲乙酯(MTFEC)、2,2,2-三氟代碳酸二乙酯(ETFEC)、2,2,2-三氟代碳酸乙丙酯(PTFEC)、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲醚(HFPM)、全氟甲基碳酸乙烯酯(TFM-EC)、全氟丁基碳酸乙烯酯(PFB-EC)、全氟己基碳酸乙烯酯(PFH-EC)、全氟辛基碳酸乙烯酯(PFO-EC)、二氟乙酸甲酯(MFA)或二氟乙酸乙酯(EFA)中的一种或几种混合。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
本发明以双氟磺酰亚胺锂、硫酸二氟硼酸锂作为共同的电解质锂盐，其热稳定性较高，与高镍和硅碳负极材料的兼容性也较好，能够很好的配合六氟磷酸锂一起使用。随着锂盐浓度的增加，电解液中自由溶剂分子的量逐渐减少，溶剂的可燃性下降。添加剂同时也采用了锂盐类的添加剂，包括二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂的一种或者几种的混合。这几种锂盐添加剂抗氧化特性较高，同时能够在硅碳负极表面形成优良的无机电解质膜。
相对于现有技术，本发明所述的高能量密度锂离子电池电解液具有以下优势：
(1)本发明所述的高能量密度锂离子电池电解液具有自熄时间极短甚至不可燃的特性，所述添加剂具有优良的成膜特性，能够在正负极界面形成超低阻抗、热稳定性高的SEI膜。
(2)本发明所述的高能量密度锂离子电池电解液制备的锂离子电池，具有极高的安全特性和长期稳定循环的性能。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
本发明的电解液自熄时间测试方法：将一段粗铁丝一端弯成直径约0.2-0.3cm的圆圈，将石棉揉成小球放在空心铁圈上，滴入一定质量的电解液，从石棉球的底部点燃石棉球，测试燃烧的时间。自熄时间是指单位质量电解液燃烧需要的时间，计算公式为SET＝t/m，其中，t为电解液从开始点燃至火焰熄灭所需要的时间，m为点燃前后棉球的质量差，即燃烧消耗的电解液的质量。单位质量电解液燃烧所放出的热量是一定的，燃烧的时间越长，放热过程就越缓慢，也就是说，SET值越大，电解液燃烧的过程越平缓，假定热量传播和散发的速度是一定的，燃烧过程越平缓的，安全性能越高，剧烈的燃烧会在短时间内产生大量的热，如果产生的热量不能及时的散发出去，就会使锂电池体系的温度急剧升高，产生膨胀，甚至产生爆炸，安全性能大大降低。
下面结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 15％，LiFSi 3％，LiBF2SO4 2％，非水有机溶剂79.5％，LiPO2F20.5％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚，质量比为1:1。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM622，负极是含硅5％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例2
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 15％，LiFSi 5％，LiBF2SO4 5％，非水有机溶剂73％，LiPO2F2 1％，LiDFOP 1％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和氟代碳酸乙烯酯，质量比为2:2:1。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM622，负极是含硅5％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例3
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 20％，LiFSi 10％，LiBF2SO4 5％，非水有机溶剂59％，LiPO2F22％，LiDFOP 2％，LiTFOP 2％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和二氟乙酸甲酯，质量比为3:5:2。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM622，负极是含硅30％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例4
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 40％，LiFSi 10％，LiBF2SO4 10％，非水有机溶剂30％，LiPO2F23％，LiDFOP 4％，LiTFOP 3％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和三氟甲基碳酸乙烯酯，质量比为3:2:5。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM622，负极是含硅50％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例5
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 15％，LiFSi 3％，LiBF2SO4 2％，非水有机溶剂79％，LiTFOP 1％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚，质量比为1:1。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM712，负极是含硅5％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例6
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 15％，LiFSi 5％，LiBF2SO4 3％，非水有机溶剂75％，LiPO2F2 1％，LiDFOP 1％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和氟代碳酸乙烯酯，质量比为2:2:1。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM712，负极是含硅15％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例7
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 20％，LiFSi 10％，LiBF2SO4 5％，非水有机溶剂59％，LiPO2F22％，LiDFOP 2％，LiTFOP 2％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和二氟乙酸甲酯，质量比为3:5:2。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM712，负极是含硅30％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例8
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 30％，LiFSi 15％，LiBF2SO4 10％，非水有机溶剂35％，LiPO2F23％，LiDFOP 4％，LiTFOP 3％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和三氟甲基碳酸乙烯酯，质量比为3:2:5。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM712，负极是含硅50％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例9
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 15％，LiFSi 3％，LiBF2SO4 2％，非水有机溶剂79％，LiTFOP 1％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚，质量比为1:1。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM811，负极是含硅5％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例10
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 15％，LiFSi 5％，LiBF2SO4 3％，非水有机溶剂75％，LiPO2F2 1％，LiDFOP 1％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚，质量比为1:1。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM811，负极是含硅15％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例11
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 20％，LiFSi 10％，LiBF2SO4 5％，非水有机溶剂59％，LiPO2F22％，LiDFOP 2％，LiTFOP 2％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和二氟乙酸甲酯，质量比为3:5:2。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM811，负极是含硅30％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例12
一种高能量密度锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF6 30％，LiFSi 15％，LiBF2SO4 10％，非水有机溶剂35％，LiPO2F23％，LiDFOP 4％，LiTFOP 3％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和三氟甲基碳酸乙烯酯，质量比为3:2:5。
所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM811，负极是含硅50％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
对比例1
一种锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF612％，非水有机溶剂88％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯，质量比为3:7。
所述的锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后得到所述的锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM622，负极是含硅15％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
对比例2
一种锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF612％，LiFSi 3％，非水有机溶剂85％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯，质量比为3:6：1。
所述的锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后得到所述的锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM622，负极是含硅30％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
对比例3
一种锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF612％，非水有机溶剂88％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯，质量比为3:7。
所述的锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后得到所述的锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM712，负极是含硅15％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
对比例4
一种锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF612％，LiBF2SO4 3％，非水有机溶剂85％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯，质量比为3:6：1。
所述的锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后得到所述的锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM712，负极是含硅30％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
对比例5
一种锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF612％，非水有机溶剂88％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯，质量比为3:7。
所述的锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后得到所述的锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM811，负极是含硅15％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
对比例6
一种锂离子电池电解液，该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：LiPF612％，LiBF2SO4 3％，非水有机溶剂85％；其中，非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯，质量比为3:6：1。
所述的锂离子电池电解液的制备方法，包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后得到所述的锂离子电池电解液。
将所述的电解液注入到正极是NCM7811，负极是含硅30％的锂离子电池中，电池依次经过搁置、预充、化成、分容后进行循环性能测试。循环测试条件：在室温25±1℃环境中，将分完容的电池按照1C恒流恒压充至4.2V，截止电流0.05C，然后按1C恒流放到2.75V，依此进行循环直至电量剩余至初始容量的80％。
实施例1-12及对比例1-6得到的电解液按照如下方法测试自熄时间：将一段粗铁丝一端弯成直径约0.2-0.3cm的圆圈，将石棉揉成小球放在空心铁圈上，滴入一定质量的电解液，从石棉球的底部点燃石棉球，测试燃烧的时间。自熄时间是指单位质量电解液燃烧需要的时间，计算公式为SET＝t/m，其中，t为电解液从开始点燃至火焰熄灭所需要的时间，m为点燃前后棉球的质量差，即燃烧消耗的电解液的质量。结果如表1所示。
表1结果数据
表1中测试结果表明，当使用20％锂盐浓度时电解液已经难以被点燃，使用锂盐浓度在20-60％之间的电解液已经不能被点燃，锂盐电解液实现了较好的安全性能。分析实施例和对比例可以看出，实施例在高镍和高含量硅碳体系上面表现出较好的循环性能。这归因于二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂具有优良的成膜特性，能够在正负极界面形成超低阻抗、热稳定性高的SEI膜，能够长期稳定电池的循环性能。
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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高能量密度锂离子电池电解液，其特征在于：该电解液由包括如下重量百分比的原料制成：
锂盐 20-60％，
非水有机溶剂 20-60％，
添加剂 0.5-10％；
以上各组分之和等于100％；
所述的锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂。
2.根据权利要求1所述的高能量密度锂离子电池电解液，其特征在于：所述的电解液由包括如下重量百分比的原料制成：
锂盐 30-60％，
非水有机溶剂 30-60％，
添加剂 1-10％；
以上各组分之和等于100％；
所述的锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂。
3.根据权利要求2所述的高能量密度锂离子电池电解液，其特征在于：所述的锂盐中六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂的质量比为(1-4)：(0.1-1)：(0.1-1)；优选的，所述的锂盐中六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与硫酸二氟硼酸锂的质量比为(2-4)：(0.5-1)：(0.5-1)。
4.根据权利要求2所述的高能量密度锂离子电池电解液，其特征在于：所述的添加剂为在高镍正极与硅碳负极中均能成膜的锂盐类添加剂。
5.根据权利要求4所述的高能量密度锂离子电池电解液，其特征在于：所述的添加剂为二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂或四氟草酸磷酸锂中的一种或几种的混合。
6.根据权利要求2所述的高能量密度锂离子电池电解液，其特征在于：所述的非水有机溶剂为碳酸酯溶剂与氟代有机溶剂；所述的碳酸酯溶剂与氟代有机溶剂的质量比为4-8:6-2。
7.根据权利要求6所述的高能量密度锂离子电池电解液，其特征在于：所述的碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯或碳酸丁烯酯中的一种或几种的混合。
8.根据权利要求6所述的高能量密度锂离子电池电解液，其特征在于：所述的氟代有机溶剂为氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、2,2,2-三氟代碳酸甲乙酯、2,2,2-三氟代碳酸二乙酯、2,2,2-三氟代碳酸乙丙酯、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲醚、全氟甲基碳酸乙烯酯、全氟丁基碳酸乙烯酯、全氟己基碳酸乙烯酯、全氟辛基碳酸乙烯酯、二氟乙酸甲酯或二氟乙酸乙酯中的一种或几种混合。
9.权利要求1-8中任一项所述的高能量密度锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在非水有机溶剂中加入锂盐，搅拌均匀后加入添加剂，搅拌均匀后得到所述的高能量密度锂离子电池电解液。
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110148786A (zh) * 2019-05-29 2019-08-20 珠海冠宇电池有限公司 一种拓宽锂离子电池使用温度的电解液及锂离子电池
CN111029652A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN111253426A (zh) * 2020-01-20 2020-06-09 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂及其锂离子电池电解液
CN111326799A (zh) * 2020-03-09 2020-06-23 天津中电新能源研究院有限公司 一种锂离子电池用阻燃高压电解液及其制备方法
CN111668551A (zh) * 2020-07-01 2020-09-15 河南电池研究院有限公司 一种匹配硅碳负极材料锂离子电池的高温高压电解液
CN111883839A (zh) * 2020-08-03 2020-11-03 远景动力技术(江苏)有限公司 高压电解液及基于其的锂离子电池
CN112713309A (zh) * 2021-01-11 2021-04-27 天津市捷威动力工业有限公司 一种安全型锂离子电池电解液及其锂离子电池
CN114464886A (zh) * 2022-02-16 2022-05-10 香河昆仑新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
WO2023123354A1 (zh) * 2021-12-31 2023-07-06 东莞新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
CN117293396A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 中国第一汽车股份有限公司 锂离子电池电解液、锂离子电池

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107210488A (zh) * 2015-02-13 2017-09-26 索尼公司 二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具及电子设备
CN107611479A (zh) * 2017-09-08 2018-01-19 广东天劲新能源科技股份有限公司 锂离子动力电池电解液及锂离子二次电池
CN107689462A (zh) * 2017-07-22 2018-02-13 深圳卓朗新能源科技有限公司 一种磷酸铁锂离子电池的低温电解液

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107210488A (zh) * 2015-02-13 2017-09-26 索尼公司 二次电池、电池组、电动车辆、电力存储系统、电动工具及电子设备
CN107689462A (zh) * 2017-07-22 2018-02-13 深圳卓朗新能源科技有限公司 一种磷酸铁锂离子电池的低温电解液
CN107611479A (zh) * 2017-09-08 2018-01-19 广东天劲新能源科技股份有限公司 锂离子动力电池电解液及锂离子二次电池

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110148786A (zh) * 2019-05-29 2019-08-20 珠海冠宇电池有限公司 一种拓宽锂离子电池使用温度的电解液及锂离子电池
CN111029652A (zh) * 2019-12-20 2020-04-17 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池
CN111253426A (zh) * 2020-01-20 2020-06-09 杉杉新材料（衢州）有限公司 一种4-(三甲基硅氧基)-3-戊烯-2-酮类添加剂及其锂离子电池电解液
CN111326799A (zh) * 2020-03-09 2020-06-23 天津中电新能源研究院有限公司 一种锂离子电池用阻燃高压电解液及其制备方法
CN111668551A (zh) * 2020-07-01 2020-09-15 河南电池研究院有限公司 一种匹配硅碳负极材料锂离子电池的高温高压电解液
CN111883839A (zh) * 2020-08-03 2020-11-03 远景动力技术(江苏)有限公司 高压电解液及基于其的锂离子电池
CN111883839B (zh) * 2020-08-03 2021-12-14 远景动力技术(江苏)有限公司 高压电解液及基于其的锂离子电池
CN112713309A (zh) * 2021-01-11 2021-04-27 天津市捷威动力工业有限公司 一种安全型锂离子电池电解液及其锂离子电池
WO2023123354A1 (zh) * 2021-12-31 2023-07-06 东莞新能源科技有限公司 电化学装置和电子装置
CN114464886A (zh) * 2022-02-16 2022-05-10 香河昆仑新能源材料股份有限公司 一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池
CN117293396A (zh) * 2023-11-27 2023-12-26 中国第一汽车股份有限公司 锂离子电池电解液、锂离子电池

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