CN109935887A

CN109935887A - 电解液和锂离子电池

Info

Publication number: CN109935887A
Application number: CN201711367929.8A
Authority: CN
Inventors: P·廖; 谭军; J·W·江; 邬立强
Original assignee: Fu Neng Technology (ganzhou) Co Ltd
Current assignee: Fu Neng Technology (ganzhou) Co Ltd; Farasis Energy Ganzhou Co Ltd
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2019-06-25
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: CN109935887B

Abstract

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种电解液和含有该电解液的锂离子电池。所述电解液含有可溶性锂盐、非水溶剂和电解液添加剂，其特征在于，所述非水溶剂为碳酸酯类有机溶剂，所述可溶性锂盐含有LiFSI，所述电解液添加剂含有氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、丙烯腈和1,3丙烯磺酸内酯；相对于所述非水溶剂的体积，所述可溶性锂盐的浓度为0.5‑2mol/L；以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述电解液添加剂的总含量为5‑25重量份。本发明的电解液能够与镍钴锰锂酸正极活性材料相配合使用，有效延长使用镍钴锰锂酸正极活性材料的锂离子电池的寿命。

Description

电解液和锂离子电池

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体地，涉及一种电解液和含有该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子动力电池具有电压高、能量高、体积小、质量轻、工作温度范围宽等优点，锂离子电池已被广泛应用在各个领域。提高锂离子电池的能量密度的探索也从未停止。

镍钴锰锂酸Li_a+1Ni_xCo_yMn_zO₂材料作为电池的正极活性材料时的充满电压可以达到4.4V高电压，可逆克容量可以大于178mAh/g，从而可以使电池获得高能量密度，因此成为近年来研究较多的正极活性材料。

但是现有的电池使用镍钴锰锂酸材料作为正极时，在多次充放电后，电池容量衰减很快，不适合在产业中应用。这与电解液与镍钴锰锂酸材料不匹配有较大关系。

另外，当锂离子电池大倍率充放电时，电池表面的巨大温升也会使负极片表面的SEI膜不断破坏-重组，电池极化阻抗急剧增大，容量迅速衰减，循环寿命短。这也可以通过优化电解液而得到改善。

因此研究一种电解液，能够与镍钴锰锂酸正极活性材料相配套，使锂离子电池获得较长的循环寿命是十分重要的。

发明内容

本发明的目的是克服现有的镍钴锰锂酸材料作为电池的正极活性材料时寿命有限的问题，提供一种电解液和含有该电解液的锂离子电池。本发明的电解液能够与镍钴锰锂酸正极活性材料相配合使用，有效延长使用镍钴锰锂酸正极活性材料的锂离子电池的寿命。

本发明提供一种电解液，该电解液含有可溶性锂盐、非水溶剂和电解液添加剂，其中，所述非水溶剂为碳酸酯类有机溶剂，所述可溶性锂盐含有LiFSI，所述电解液添加剂含有氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、丙烯腈和1,3丙烯磺酸内酯；相对于所述非水溶剂的体积，所述可溶性锂盐的浓度为0.5-2mol/L；以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述电解液添加剂的总含量为5-25重量份。

本发明还提供了一种锂离子电池，其中，该锂离子电池中的电解液为本发明的电解液。

通过上述技术方案，将特定成分和含量的可溶性锂盐、非水溶剂和电解液添加剂相配合所得到电解液，能够与镍钴锰锂酸正极活性材料相配合使用，有效延长使用镍钴锰锂酸正极活性材料的锂离子电池的寿命。并且在本发明更优选的实施方式中，通过特定选择可溶性锂盐的具体成分和含量、和/或电解液添加剂的具体成分和含量、和/或非水溶剂的具体成分和含量，能够与镍钴锰锂酸正极活性材料相配合使用，有效缓解以镍钴锰锂酸为正极活性物质的锂离子电池通常存在的电池容量衰减很快的问题，并能够有效缓解因高温升导致的负极SEI膜被破坏的问题，从而有效延长使用镍钴锰锂酸正极活性材料的锂离子电池的寿命，并且进一步地提高锂离子电池的能量密度和容量保持率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

本发明提供了一种电解液，该电解液含有可溶性锂盐、非水溶剂和电解液添加剂，其中，所述非水溶剂为碳酸酯类有机溶剂，所述可溶性锂盐含有LiFSI(即双(氟磺酰)亚胺锂)，所述电解液添加剂含有氟代碳酸乙烯酯(通常简称为FEC)、亚硫酸丙烯酯(通常简称为PS)、丙烯腈(通常简称为AN)和1,3丙烯磺酸内酯(通常简称为PTS)；相对于所述非水溶剂的体积，所述可溶性锂盐的浓度为0.5-2mol/L；以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述电解液添加剂的总含量为5-25重量份。

在本发明中，所述可溶性锂盐的浓度符合上述要求时即可以得到效果较好的电解液。在一种优选的实施方式中，相对于所述非水溶剂的体积，所述可溶性锂盐的浓度为1-1.4mol/L，更优选为1.1-1.3mol/L。所述可溶性锂盐的浓度计算以非水溶剂的体积为基准，即每1L非水溶剂加入1-1.4mol的可溶性锂盐。

在本发明中，所述LiFSI的浓度符合上述要求时即可以得到效果较好的电解液。在一种优选的实施方式中，所述LiFSI的浓度为0.1-0.3mol/L，优选为0.15-0.25mol/L。

在本发明中，优选地，所述可溶性锂盐还可以含有选自LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、三氟甲基磺酸锂、全氟丁基磺酸锂、LiAlO₂、LiAlCl₄和氟代磺酰亚胺锂中的一种或多种；优选为LiPF₆。

在本发明中，优选的情况下，所述可溶性锂盐由LiFSI和另外一种可溶性锂盐组成。更优选的情况下，所述可溶性锂盐由LiFSI和LiPF₆组成。优选地，所述LiFSI和LiPF₆的含量比可以为1：1-10，更优选为1：3-7。

在本发明中，所述电解液添加剂的含量符合上述范围时即可以得到效果较好的电解液，优选地，以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述电解液添加剂的总含量为10-15重量份，优选为12-13重量份。

在本发明中，所述电解液添加剂中各成分的含量没有特别的限定，优选地，以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)的含量为5-10重量份，所述亚硫酸丙烯酯(PS)的含量为0.5-5重量份，所述丙烯腈(AN)的含量为0.5-3重量份，所述1,3丙烯磺酸内酯(PTS)的含量为0.5-3重量份；更优选地，以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述氟代碳酸乙烯酯(FEC)的含量为7-9重量份，所述亚硫酸丙烯酯(PS)的含量为1-3重量份，所述丙烯腈(AN)的含量为1-2重量份，所述1,3丙烯磺酸内酯(PTS)的含量为1-2重量份。

在本发明中，所述非水溶剂选自碳酸酯类有机溶剂即可，具体的成分没有特别的限定。在优选的情况下，所述非水溶剂含有碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)。优选地，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)的体积比可以为1-3:1:4-6。

在本发明中，根据一种优选的实施方式，所述电解液含有可溶性锂盐、非水溶剂和电解液添加剂，其中，所述可溶性锂盐由LiFSI和LiPF₆组成，且相对于所述非水溶剂的体积，所述可溶性锂盐的浓度为0.5-2mol/L，其中所述LiFSI的浓度为0.1-0.3mol/L，LiFSI和LiPF₆的含量比为1：1-10；所述非水溶剂由碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二乙酯(DEC)组成，并且EC、EMC和DEC的体积比为1-3:1:4-6；所述电解液添加剂由氟代碳酸乙烯酯(FEC)、亚硫酸丙烯酯(PS)、丙烯腈(AN)和1,3丙烯磺酸内酯(PTS)四种成分组成，并且以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述电解液添加剂的总含量为5-25重量份，且其中FEC的含量为5-10重量份，PS的含量为0.5-5重量份，AN的含量为0.5-3重量份，PTS的含量为0.5-3重量份。

在本发明中，优选地，所述电解液的注入量为1.5-5g/Ah。

通过使用本发明的上述电解液，可以适用与各种常规的锂离子电池，并且能够实现很好的能量密度和容量保持率。本发明的电解液当用于以镍钴锰锂酸为正极活性材料的锂离子电池时，相对于其他的电解液，能够有效地提高该锂离子电池的使用寿命，并进一步提高该锂离子电池的能量密度和容量保持率。

根据本发明的锂离子电池，优选地，该锂离子电池的正极活性材料含有镍钴锰锂酸，更优选为Li_a+1Ni_xCo_yMn_zO₂，其中，x+y+z+a＝1，0<a≤0.1，x≥0.45。

根据本发明一种优选的实施方式，所述锂离子电池的正极材料含有：以该正极材料的重量为基准，80-96重量％的正极活性物质、3-10重量％的正极导电剂和0.1-10重量％的正极粘结剂；其中，所述正极活性物质为镍钴锰锂酸Li_a+1Ni_xCo_yMn_zO₂，其中，x+y+z+a＝1，0<a≤0.1，x≥0.45。

根据本发明上述优选的所述方式，所述正极粘结剂可以为本领域常规的粘结剂，例如为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素钠和聚乙烯中的至少一种。

根据本发明上述优选的实施方式，所述正极导电剂可以为本领域常规的导电剂。优选地，所述正极导电剂为炭黑和碳纳米管的混合物，更优选地，所述正极导电剂中炭黑和碳纳米管的摩尔比例为1-5：1，进一步优选为1-3：1，例如1-2：1，其中所述炭黑的表观密度为60-90kg/m³，比表面积为60-80m²/g，电导率为10²-10⁴S/m，所述碳纳米管是指由单层或者多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管，所述碳纳米管(CNTs)可以为单壁碳纳米管(SWCNTs)和/或多壁碳纳米管(MWCNTs)，优选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管。所述碳纳米管内径ID可以为2-15nm，外径OD≤30nm，管壁厚度可以为0.5-10nm，长度可以为5-20μm，比表面积可以为150-300m²/g，电导率为10⁴-10⁷S/m，优选地，所述碳纳米管内径ID为4-6nm(例如为5nm)，外径OD为5-10nm(例如为7nm)，管壁厚度为0.5-2nm(例如为1nm)，长度为10-20μm(例如为10-15μm)，比表面积为200-300m²/g(例如为220-250m²/g)，电导率为10⁵-10⁷S/m(例如为10⁵-10⁶S/m)。

根据本发明上述优选的实施方式，本发明的锂离子电池的正极通过将所述正极材料混合于正极溶剂中得到浆料，并将该浆料涂布与正极集流体上并烘烤得到。优选地，以所述正极活性物质、所述正极导电剂和所述正极粘结剂的总重量为基准，所述溶剂的含量为25-50重量％。优选地，所述正极溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺、乙腈和N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种，更优选为N-甲基吡咯烷酮。

根据本发明上述优选的实施方式，在所述正极集流体上形成的正极材料的量优选为36-40mg/cm²。

根据本发明上述优选的实施方式，所述正集流体的厚度可以为12-20μm。正极片的厚度可以为110-130μm。所述正极材料的压实密度可以为3-4g/cm³。所述电极正极的尺寸可以为(25-35)mm×(80-90)mm。所述电极正极的宽度与长度的比可以为1：2.5～3。

本发明对所述正集流体的种类没有特别的限定，可以为常规选择。具体地，所述正集流体可以为铝箔、铜箔或冲孔钢带，优选为铝箔。

在本发明中，所述锂离子电池还包括隔离膜，所述隔离膜可以为本领域各种常规的隔离膜，例如为聚丙烯(PP)隔离膜、聚乙烯(PE)隔离膜、PP和PE复合的高分子隔离膜以及PP和/或PE涂覆Al₂O₃后的隔离膜。

在本发明中，所述锂离子电池还包括负极，该负极可以为本领域常规的负极。通常地，负极包括负集流体以及形成在负集流体上的负极材料，所述负极材料包括负极活性物质、导电剂和粘结剂。

在本发明中，以所述负极活性物质、所述负极导电剂和所述负极粘结剂的总重量为基准，所述负极活性物质的含量为82-96重量％，所述负极导电剂的含量为3-8重量％，所述负极粘结剂的含量为0.1-10重量％。

所述负极活性物质可以为本领域常规的可嵌入和脱出锂的负极活性物质，比如天然石墨、人造石墨、石油焦、有机裂解碳、中间相碳微球、碳纤维、锡合金、硅合金中的一种或几种，通常为天然石墨，也可以为硅合金与石墨的混合物。当为硅合金与石墨的混合物时，以该负极活性物质的重量为基准，所述硅合金的含量为12-20重量％，所述石墨的含量为80-88重量％。

在本发明中，所述石墨没有特别的限定，可以为本领域常规的用于锂离子电池的石墨。本发明的发明人发现，相对于球状石墨，片状石墨更加适用于本申请，能够实现更好的循环寿命和能量密度。因此在本发明中，所述石墨的形貌为片状。该石墨优选为人造石墨。

在本发明中，优选地，所述石墨的粒径为D50＝12-20μm。

所述硅合金中硅的含量可以为20-40重量％。所述硅合金的粒径可以为D50＝5-6μm。所述硅合金的比表面积可以为5-20m²/g。优选地，所述硅合金中还含有Fe。以所述硅合金的重量为基准，硅的含量为20-40重量％，Fe的含量为60-80重量％；优选地，以所述硅合金的重量为基准，硅的含量为25-35重量％，Fe的含量为65-75重量％。

所述负极粘结剂的种类和含量可以为本领域的常规选择，例如含氟树脂和聚烯烃化合物如聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)和羧甲基纤维素(CMC)中的一种或多种，优选为丁苯橡胶(SBR)和/或羧甲基纤维素(CMC)。

当所述负极活性物质为硅合金与石墨的混合物时，优选地，所述负极粘结剂通过以下方法制备得到：将LiOH水溶液和聚丙烯酸胶液接触，得到pH值为7～8的混合物，其中，所述聚丙烯酸胶液的溶剂为水，所述聚丙烯酸胶液中聚丙烯酸的含量为15-25重量％。

所述负极导电剂可以为本领域常规的导电剂，比如碳黑、乙炔黑、炉黑、碳纤维、石墨烯、碳纳米管、导电碳黑和导电石墨中的一种或多种，优选为炭黑和碳纳米管CNTs的混合物。当所述负极导电剂为炭黑和碳纳米管的混合物时，以所述负极导电剂的重量为基准，所述炭黑的含量为30-70重量％，所述碳纳米管的含量为30-70重量％，其中所述炭黑的表观密度为60-90kg/m³，比表面积为60-80m²/g，电导率为10²-10⁴S/m，所述碳纳米管是指由单层或者多层石墨片卷曲而成的无缝纳米管，所述碳纳米管可以为单壁碳纳米管(SWCNTs)和/或多壁碳纳米管(MWCNTs)，优选地，所述碳纳米管为多壁碳纳米管。所述碳纳米管内径ID可以为2-15nm，外径OD≤30nm，管壁厚度可以为0.5-10nm，长度可以为5-20μm，比表面积可以为150-300m²/g，电导率为10⁴-10⁷S/m，优选地，所述碳纳米管内径ID为4-6nm(例如为5nm)，外径OD为5-10nm(例如为7nm)，管壁厚度为0.5-2nm(例如为1nm)，长度为10-20μm(例如为10-15μm)，比表面积为200-300m²/g(例如为220-250m²/g)，电导率为10⁵-10⁷S/m(例如为10⁵-10⁶S/m)。

所述负集流体的厚度可以为7-11μm。所述电池负极的总厚度可以为100-120μm。所述负极材料的压实密度可以为1.2-2g/cm³。所述电极负极的尺寸可以为(25-35)mm×(80-90)mm。所述电极负极的宽度与长度的比可以为1：2.5～3。

所述负极的集流体可以为锂离子电池中常用的负极集流体，如冲压金属、金属箔、网状金属和泡沫状金属，优选铜箔。

所述负极的制备方法可以采用常规的制备方法。例如，将负极活性物质、负极导电剂和负极粘结剂与溶剂混合制成负极材料，涂布在所述负集流体上，然后进行干燥、压延和分切即可得到所述负极。其中，干燥、压延和分切的方法和条件可以为本领域的常规选择。

本发明的锂离子电池的制备方法可以为本领域的技术人员所公知的方法，一般来说，该方法包括将正极、隔离膜、负极按照自上而下的叠片模式叠放组装，然后将正极与铝极耳焊接、负极与铜镀镍极耳焊接，之后进行铝塑膜热封、注入电解液、抽真空封装制得电芯，经浸润、化成和再次抽真空得到锂离子电池。所述浸润条件可以包括：浸润时间为20-40h。所述化成条件可以包括：化成电压为2.75-4.4V。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但并不因此限制本发明的范围。

实施例1

按照以下配比将各成分进行混合，得到本发明的电解液。

(1)非水溶剂

碳酸乙烯酯(EC)(密度为1.32g/ml，以下均相同)，250mL(相当于330g)，

碳酸甲乙酯(EMC)(密度为0.997g/ml，以下均相同)，125mL(相当于125g)，

碳酸二乙酯(DEC)(密度为0.975g/ml，以下均相同)，625mL(相当于609g)；

(2)可溶性锂盐

LiFSI，浓度为0.2mol/L(相当于10.8g)，

LiPF₆，浓度为1mol/L(相当于152g)；

(3)电解液添加剂

氟代碳酸乙烯酯(FEC)，98.14g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1226.8g的8％)，

亚硫酸丙烯酯(PS)，24.54g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1226.8g的2％)，

丙烯腈(AN)，12.27g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1226.8g的1％)，

1,3丙烯磺酸内酯(PTS)，12.27g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1226.8g的1％)；

将混合得到的电解液记为I1。

实施例2

按照以下配比将各成分进行混合，得到本发明的电解液。

(1)非水溶剂

EC，375mL(相当于495g)，

EMC，125mL(相当于125g)，

DEC，500mL(相当于487.5g)；

(2)可溶性锂盐

LiFSI，浓度为0.15mol/L(相当于8.1g)，

LiPF₆，浓度为0.95mol/L(相当于144.4g)；

(3)电解液添加剂

FEC，88.2g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1260g的7％)，

PS，37.8g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1260g的3％)，

AN，25.2g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1260g的2％)，

PTS，12.6g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1260g的1％)；

将混合得到的电解液记为I2。

实施例3

按照以下配比将各成分进行混合，得到本发明的电解液。

(1)非水溶剂

EC，125mL(相当于165g)，

EMC，125mL(相当于125g)，

DEC，750mL(相当于731.25g)；

(2)可溶性锂盐

LiFSI，浓度为0.25mol/L(相当于13.5g)，

LiPF₆，浓度为1.05mol/L(相当于159.6g)；

(3)电解液添加剂

FEC，107.49g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1194.35g的9％)，

PS，11.94g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1194.35g的1％)，

AN，11.94g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1194.35g的1％)，

PTS，23.89g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1194.35g的2％)；

将混合得到的电解液记为I3。

实施例4

按照实施例1的方式配制电解液，所不同的是，改变LiFSI和LiPF₆的配比但保持可溶性锂盐的总浓度不变，使得其中LiFSI的浓度为0.4mol/L。将混合得到的电解液记为I4。

实施例5

按照实施例1的方式配制电解液，所不同的是，改变EC、EMC和DEC的配比但保持非水溶剂的总体积不变，具体地，EC 500mL，EMC 125mL，以及DEC 375mL。将混合得到的电解液记为I5。

实施例6

按照实施例1的方式配制电解液，所不同的是，改变FEC、PS、AN和PTS的配比但保持电解液添加剂的总质量不变，具体地，FEC 76.01g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1226.8g的6％)，PS 61.34g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1226.8g的5％)，AN6.134g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1226.8g的0.5％)以及PTS 6.134g(相当于占非水溶剂和可溶性锂盐总重1226.8g的0.5％)。将混合得到的电解液记为I6。

对比例1

按照实施例1的方式配制电解液，所不同的是，将LiFSI替换为相同浓度的LiPF₆，即所述可溶性锂盐为LiPF₆，浓度为1.2mol/L。将混合得到的电解液记为D1。

对比例2

按照实施例1的方式配制电解液，所不同的是，将PTS替换为相同质量的AN，即电解液添加剂包括98.14g FEC、24.54g PS和24.54g AN。将混合得到的电解液记为D2。

对比例3

按照实施例1的方式配制电解液，所不同的是，将AN替换为相同质量的PTS，即电解液添加剂包括98.14g FEC、24.54g PS和24.54g PTS。将混合得到的电解液记为D3。

试验例

准备以下各部件并组装本发明的锂离子电池。

(1)电解液

分别使用上述实施例1-6和对比例1-2制备得到的电解液I1～I6和D1～D2。

(2)正极片

将Li_1.04Ni_0.5Mn_0.26Co_0.2O₂ 94g，聚偏氟乙烯PVDF 2.5g、炭黑Super P(粒径为D50＝2-5μm，真密度＝0.073±0.01g/ccm，比表面积>60m²/g，吸油值＝20-40mL/5g，以下均相同)1.5g，多壁碳纳米管MWCNTs(内径ID为2-15nm，外径OD≤30nm，管壁厚度为0.5-10nm，长度为5-20μm，比表面积为150-300m²/g，电导率为10⁴-10⁷S/m，以下均相同)1g，混合并在3000rpm的转速下分散于60mL氮甲基吡咯烷酮NMP中，搅拌4h得到浆料。将所得到的浆料用涂布机涂覆到厚度为16μm的铝箔上，并在110℃的烘箱中烘烤10min。然后将干燥后的正极片通过辊压机进行压延，经裁切制作得到宽度为28.5mm、长度为83mm、厚度为121μm的电池正极片P1(压实密度为3.5g/cm³)。

(3)负极片

将75g石墨、14g硅合金(Fe-Si合金，粒径为D50＝5.4μm，比表面积为16m²/g)、3g炭黑Super P和3g多壁碳纳米管MWCNTs以干燥粉末的形态混合形成混合粉末。向所得混合粉末中加入粘结剂总量(其中PAA的重量为5g)的2/3，搅拌成面团，然后将面团继续以3000r/min的速度搅拌1小时。最后将剩余的粘结剂和35g去离子水加入搅拌后的面团中，混合得到浆料。其中所述粘结剂通过用5重量％的LiOH水溶液中和含量为20重量％的聚丙烯酸胶液直至所得混合液的pH值为7.6时得到。

将所得浆料用涂布机涂覆到厚度为9μm的铜箔上，并在50℃的烘箱中烘烤10min。然后将干燥后的负极片通过辊压机进行压延，经裁切制作得到宽度为30mm、长度为80mm、厚度为110μm的电池负极片，压实密度为1.6g/cm³。

(4)电池的组装

将上述准备的正极片、聚乙烯隔离膜(厚度＝20μm，透隙率(JIS)＝320s，孔隙率45％)和负极片按照自上而下的叠片模式叠放组装，然后将正极与铝极耳焊接、负极与铜镀镍极耳焊接，之后进行铝塑膜热封。随后分别将电解液I1～I6和D1～D2以2.1g/Ah的量注入电池壳中，抽真空密封，经浸润30h，在3.9V电压下化成，再次抽真空制成锂离子电池。

测试例

将上述试验例得到的多组锂离子电池(分别对应电解液I1～I6和D1～D2)分别按照以下方法进行测试，将所得结果记于表1中。

(1)电池体积能量密度

将所得锂离子电池化成后于30℃下以0.2C电流恒流充电至4.4V，而后转恒电压充电，截止电流0.05C；然后，再将电池以0.2C电流恒流放电至2.75V，得到电池常温0.2C电流放电至2.75V的容量，即为电池分容容量；再将电池以0.2C电流恒流充电至4.1V，取下电池并称量此时电池重量。

按下列公式计算电池能量密度：电池能量密度(Wh/kg)＝电池放电容量(mAh)÷电池重量(g)×工作电压(V)。

(2)循环性能

室温下，将实验例制得的电池以0.33C电流恒流充电至4.4V，而后转恒电压充电，截止电流0.05C；然后，再将电池以5C电流恒流放电至3.0V。重复以上步骤200次，得到电池常温200次循环后5C电流放电至3.0V的容量，计算循环后电池容量保持率。

表1

从表1可以看出，将本发明的电解液用于以镍钴锰锂酸为正极活性物质的锂离子电池时，电池能量密度可以达到260Wh/kg以上，电池容量保持率可以达到58％以上；使用本发明最优选的电解液制备的锂离子电池的电池能量密度可以达到270Wh/kg以上，电池容量保持率可以达到85％以上。而对比例的电解液制备的锂离子电池的容量保持率只有11.2％、7.8％和56％，远远低于本发明的电解液制备的锂离子电池。可以看出，本发明的电解液用于以镍钴锰锂酸为正极活性物质的锂离子电池时，能够有效地缓解这种锂离子电池通常存在的电池容量衰减很快的问题，从而能够显著延长锂离子电池循环寿命，并且本发明的锂离子能够保持较高的电池能量密度。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims

1.一种电解液，该电解液含有可溶性锂盐、非水溶剂和电解液添加剂，其特征在于，所述非水溶剂为碳酸酯类有机溶剂，所述可溶性锂盐含有LiFSI，所述电解液添加剂含有氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、丙烯腈和1,3丙烯磺酸内酯；相对于所述非水溶剂的体积，所述可溶性锂盐的浓度为0.5-2mol/L；以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述电解液添加剂的总含量为5-25重量份。

2.根据权利要求1所述的电解液，其中，相对于所述非水溶剂的体积，所述可溶性锂盐的浓度为1-1.4mol/L；

优选地，以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述电解液添加剂的总含量为10-15重量份，更优选为12-13重量份。

3.根据权利要求1所述的电解液，其中，LiFSI的浓度为0.1-0.3mol/L，优选为0.15-0.25mol/L。

4.根据权利要求3所述的电解液，其中，所述可溶性锂盐还含有选自LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、三氟甲基磺酸锂、全氟丁基磺酸锂、LiAlO₂、LiAlCl₄和氟代磺酰亚胺锂中的一种或多种；优选为LiPF₆。

5.根据权利要求1或2所述的电解液，其中，以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为5-10重量份，所述亚硫酸丙烯酯的含量为0.5-5重量份，所述丙烯腈的含量为0.5-3重量份，所述1,3丙烯磺酸内酯的含量为0.5-3重量份。

6.根据权利要求5所述的电解液，其中，以所述非水溶剂和可溶性锂盐的总含量为100重量份计，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为7-9重量份，所述亚硫酸丙烯酯的含量为1-3重量份，所述丙烯腈的含量为1-2重量份，所述1,3丙烯磺酸内酯的含量为1-2重量份。

7.根据权利要求1所述的电解液，其中，所述非水溶剂含有碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯。

8.根据权利要求7所述的电解液，其中，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二乙酯的体积比为1-3:1:4-6。

9.一种锂离子电池，其特征在于，该锂离子电池中的电解液为权利要求1-8中任意一项所述的电解液。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其中，该锂离子电池的正极活性材料含有Li_a+ ₁Ni_xCo_yMn_zO₂，其中，x+y+z+a＝1，0<a≤0.1，x≥0.45。