CN110048161A - 一种锂离子电池电解液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种一种锂离子电池电解液及制备方法，所述电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂含有二氟磷酸锂，以及三（三甲基烷）硼酸酯（TMSB）、碳酸亚乙烯酯（VC）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（TMSP）中的一种或多种，所述二氟磷酸锂与三（三甲基烷）硼酸酯（TMSB）、碳酸亚乙烯酯（VC）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（TMSP）中的一种或多种共同使用，能够避免二氟磷酸锂降低阻抗的能力受到影响，进而提高电池的倍率性能和循环性能，且电解液制备工艺简单。

Description

一种锂离子电池电解液及其制备方法
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法。
背景技术
二氟磷酸锂可用作为二次锂离子电池电解液的添加剂，其作用是通过延缓电解盐，如六氟磷酸锂的分解而延长电池的循环周期，同时二氟磷酸锂作为电解液还能降低阻抗，但是在实际应用中，为了兼顾电池的各方面性能，往往还要在电解液中添加多种不同的添加剂，而在复配多种添加剂的电解液中，二氟磷酸锂的降阻抗效果受到一定的影响，有时候甚至会增加阻抗，使电池出现析锂风险。
为了克服上述问题，本发明提供一种新型的电解液，能够避免二氟磷酸锂的降阻抗的能力被抑制，进而提高电池的倍率性能和循环性能。
发明内容
本发明公开了一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂含有二氟磷酸锂；所述添加剂还包括三（三甲基烷）硼酸酯（TMSB）、碳酸亚乙烯酯（VC）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（TMSP）中的一种或多种混合；
进一步的，所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种的组合；
进一步的，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺里、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的一种或几种的组合；
进一步的，所述添加剂二氟磷酸锂的添加量占电解液中质量的0.5%-2%；
进一步的，所述锂盐的溶度为0.5-2.0mol/L；
本发明还包括一种锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、 在惰性气体氛围中，取一定量的非水有机溶剂混合液A，并向混合液A中缓慢加入1.0mol/L的锂盐溶液混合成混合液B；
b、 向混合液B中添加质量分数为1.0%~10.0%的添加剂，其中，二氟磷酸锂的质量占比为0.5%-2%，充分搅拌直至完全溶解。
有益效果
本发明提供一种锂离子电池电解液，所述电解液中添加剂二氟磷酸锂和添加剂三（三甲基烷）硼酸酯（TMSB）、碳酸亚乙烯酯（VC）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（TMSP）中的一种或多种共同使用，能够避免二氟磷酸锂降低阻抗的能力受到影响，进而提高电池的倍率性能和循环性能，且电解液制备工艺简单。
附图说明
图1为实施例1、2、3的EIS谱图。
具体实施方式
为了使本发明的技术方案、发明目的和有益效果更易于被理解，下面将结合具体实施方式对本发明技术方案进行更详细的描述，需要注意的是，下述实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限本发明。
实施例1
（1）电解液的制备：
在充满氩气的手套箱里(水分含量＜0 .1ppm，氧气含量＜0 .1ppm)中，将碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以1:2的质量比混合均匀并不断搅拌，向混合溶剂中缓慢加入1.0mol/L的六氟磷酸锂，再加入质量分数为5.0％的电解液添加剂，其中二氟磷酸锂：TMSB：VC：TMSP的比例为1.0~1.5:1:1:1，搅拌至完全溶解，即得到本实施例的电解液。
（2）锂离子电池的制备：
以NCM811为正极活性材料、石墨为负极活性材料，加入导电剂、粘结剂和溶剂充分搅拌混合均匀后，分别涂覆在铝箔和铜箔上经烘干、辊压、剪切后分别制得正、负极极片。将正负极极片与聚丙烯隔膜卷绕成软包锂离子电池。经85℃烘烤48小时后转移至手套箱注液，密封后进行老化、化成、分容，得到锂离子电池。所得锂离子电池的性能测试结果见图1和表1-2。
实施例2
（1）电解液的制备：
在充满氩气的手套箱里(水分含量＜0.1ppm，氧气含量＜0.1ppm)中，将碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以1:2的质量比混合均匀并不断搅拌，向混合溶剂中缓慢加入1.0mol/L的六氟磷酸锂，再加入占电解液总质量分数为5.0％的电解液添加剂，其中二氟磷酸锂：TMSB：VC：TMSP的比例为1.50~1.55:1:1:1，搅拌至完全溶解，即得到本实施例的电解液。
（2）锂离子电池的制备：
以NCM811为正极活性材料、石墨为负极活性材料，加入导电剂、粘结剂和溶剂充分搅拌混合均匀后，分别涂覆在铝箔和铜箔上烘干、辊压、剪切后，制得正、负极极片。将正负极极片与聚丙烯隔膜卷绕成软包锂离子电池。经85℃烘烤48小时后转移至手套箱注液，密封后老化、化成、分容，最终得到锂离子电池。所得锂离子电池的性能测试结果见图1和表1-2。
实施例3
（1）电解液的制备：
在充满氩气的手套箱里(水分含量＜0.1ppm，氧气含量＜0.1ppm)中，将碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以1:2的质量比混合均匀并不断搅拌，向混合溶剂中缓慢加入1.0mol/L的六氟磷酸锂，再加入占电解液总质量分数为5.0％的电解液添加剂，其中二氟磷酸锂：TMSB：VC：TMSP的比例为2.0~2.5:1:1:1，搅拌至完全溶解，即得到本实施例所述的电解液。
（2）锂离子电池的制备：
以NCM811为正极活性材料、石墨为负极活性材料，加入导电剂、粘结剂和溶剂充分搅拌混合均匀后，分别涂覆在铝箔和铜箔上烘干、辊压、剪切后，制得正、负极极片。将正负极极片与聚丙烯隔膜卷绕成软包锂离子电池。经85℃烘烤48小时后转移至手套箱注液，密封后老化、化成、分容，最终得到锂离子电池。所得锂离子电池的性能测试结果见图1和表1-2。
对比实施例1：
在充满氩气的手套箱里(水分含量＜0.1ppm，氧气含量＜0.1ppm)中，将碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以1:2的质量比混合均匀并不断搅拌，向混合溶剂中缓慢加入1.0mol/L的六氟磷酸锂，再加入占电解液总质量分数为5.0％的电解液添加剂，其中二氟磷酸锂：PS：DTD：VC的比例为1.5:1:1:1，搅拌至完全溶解，即得到本实施例的电解液。
对比实施例2：在充满氩气的手套箱里(水分含量＜0.1ppm，氧气含量＜0.1ppm)中，将碳酸乙烯酯和碳酸二乙酯以1:2的质量比混合均匀并不断搅拌，向混合溶剂中缓慢加入1.0mol/L的六氟磷酸锂，再加入占电解液总质量分数为5.0％的电解液添加剂，其中二氟磷酸锂：PS：DTD：VEC的比例为1.5:1:1:1，搅拌至完全溶解，即得到本实施例的电解液。
实施例 Rct/mΩ·cm-2 首效 25°循环 能量密度/Wh/kg
1 67 89.67% 150cycles 95.3% 259.4
2 42 91.46% 150cycles 99.6% 265.16
3 54 90.79% 150cycles 98.7% 262.33
对比实施例1 73 88.51% 150cycles 93.30% 253.48
对比实施例2 69 89.15 150cycles 94.77% 256
表1.实施例1、2，3及对比实施例1的锂离子电池的首效、常温循环和能量密度数据。
表2.实施例1、2，3及对比实施例1、2的锂离子电池在室温下的倍率放电容量数据。
由上述数据及附图1可知，应用实施例1、2，3的电解液的锂离子电池的阻抗明显低于应用对比实施例1、2的电解液的锂离子电池，很显然，本发明中添加二氟磷酸锂和三（三甲基烷）硼酸酯（TMSB）、碳酸亚乙烯酯（VC）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（TMSP）中的一种或多种共同使用，能够避免二氟磷酸锂降低阻抗的能力受到影响，进而提高电池的倍率性能和循环性能，且电解液制备工艺简单。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的替换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂含有二氟磷酸锂；所述添加剂还包括三（三甲基烷）硼酸酯（TMSB）、碳酸亚乙烯酯（VC）、三（三甲基硅烷）亚磷酸酯（TMSP）中的一种或多种混合。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或几种的组合。
3.如权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺里、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的一种或几种的组合。
4.如权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂二氟磷酸锂的添加量占电解液中质量的0.5%-2%。
5.如权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐的溶度为0.5-2.0mol/L。
6.一种锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在惰性气体氛围中，取一定量的非水有机溶剂混合液A，并向混合液A中缓慢加入1.0mol/L。
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