CN110544793A - 一种电解液及其制备方法和锂离子电池 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电解液及其制备方法和锂离子电池。该一种电解液包括如下重量份的组分：锂盐1～70份、添加剂0.01～60份以及溶剂20～99份；其中，前述添加剂是由环状多酮与金属锂进行配位反应得到，环状多酮的分子式为CnOn，n≥4。本发明提供的电解液，通过加入特定的添加剂，使锂离子电池的电池首次充放电效率显著提升，从而提升了锂离子电池的能量密度及循环寿命。
Description
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液及其制备方法和锂离子电池。
背景技术
锂离子电池是一种应用非常广泛的二次电池。目前锂离子电池的组成主要包括正极、负极、隔膜以及电解液。传统的锂离子电池产品多采用石墨作为负极材料。但随着对锂离子电池能量密度的要求越来越高，硅基负极、锡基负极、硬炭负极等容量更高的负极材料也逐渐被用到锂离子电池之中，但又使锂离子电池的首次充放电效率难以满足要求，进而影响了全电池的容量发挥和实际能量密度的提升。
鉴于此种情况，目前多采用补锂法解决上述问题，提高锂离子电池的首次充放电效率、提升电池能量密度及循环寿命。当前有报道的补锂手段大致可分为正极补锂和负极补锂。
对于正极补锂，主要是通过将富锂的正极材料，例如Li1+xNi0.5Mn1.5O4、Li2NiO2、Li5FeO4等添加到正极片中进行补锂。对于负极补锂，主要有以下具体的实施形式：(1)通过金属锂箔与负极片进行机械压合补锂；(2)向负极片表面洒锂粉进行补锂；(3)将锂粉制成浆料后涂布在负极片表面；(4)通过真空热蒸发的方式向负极片表面沉积锂；(5)通过电镀或电沉积的方式向负极片中嵌锂；(6)将负极材料与金属锂粉混合球磨，或者将金属锂加热熔融后与负极材料混合，直接对负极材料进行补锂；(7)制备硅化锂粉，然后将硅化锂粉与负极材料进行混合补锂。
以上补锂方式中，正极补锂法补锂效率不高，因此对锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及循环寿命的改善幅度有限；负极补锂法操作复杂且存在严重的安全隐患。因此，开发一种操作方便、安全高效、补锂效率高的补锂方法是行业中亟待解决的问题。
发明内容
针对上述缺陷，本发明提供一种电解液，将该电解液用于锂离子电池中，能够补充锂离子电池的活性锂损失，显著提升锂离子电池的首次充放电效率、能量密度及循环寿命。
本发明还提供一种电解液的制备方法，该方法具有操作方便、安全高效的优势。
本发明还提供一种锂离子电池，含有上述电解液，因此该锂离子电池具有首次充放电效率高、能量密度高及循环寿命长的特点。
为实现上述目的，本发明的第一个方面是提供一种电解液，该电解液包括如下重量份的组分：锂盐1～70份、添加剂0.01～60份以及溶剂20～99份；其中，前述添加剂是由环状多酮与金属锂进行配位反应得到，该环状多酮的分子式为CnOn，n≥4。
根据本发明提供的技术方案，通过在电解液中加入特定的添加剂，可补充锂离子电池的活性锂损失，显著提升锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及循环寿命。发明人基于此现象对补锂原理进行分析，认为可能是：在电解液中所加入的添加剂，有一部分会吸附在正极材料表面，在电池充电过程中，添加剂分子会失去电子并释放锂离子进入电解液中，对电池体系起到补锂作用。并且由于电解液中的添加剂会持续不断地在正极表面发生上述反应并持续释放锂离子，从而对电池整个寿命周期都起到补锂效果。
如前述，上述添加剂是由环状多酮CnOn与金属锂进行配位反应得到，其中该环状多酮是由至少四个羰基中的碳原子形成的环状结构，其结构式如下：
(其中，n≥4)
比如n为1～4，分别对应的环状多酮为环丁四酮(C4O4)、环戊五酮(C5O5)、环己六酮(C6O6)、环庚七酮(C7O7)、环辛八酮(C8O8)。当然还可以是其它环状多酮。
环状多酮与金属锂进行配位反应，实际是环状多酮分子中的羰基氧原子与锂原子配位，得到环状多酮的锂盐，该环状多酮的锂盐即作为电解液的添加剂使用。
具体的，该添加剂是由环状多酮与金属锂在0～200℃下反应得到。
本发明中，所谓的“环状多酮”为广泛意义上的概念，既可以指的是单纯的环状多酮化合物，也可以是含有环状多酮化合物的溶液等。不难理解，无论环状多酮为何种形式，该反应须在无氧环境或惰性氛围下进行，比如在氮气或氩气保护下进行。
本发明并不特别限定环状多酮化合物与金属锂之间的比例，理论上来讲，1摩尔的环状多酮(CnOn)与m摩尔的金属锂反应得到分子式为LimCnOn的化合物，其中n≥4、1≤m≤n。
可以理解，为了尽可能地在环状多酮的锂盐中引入更多的锂原子，一般控制金属锂的摩尔量不低于环状多酮分子中的羰基氧原子的摩尔量。即每摩尔环状多酮(CnOn)需加入至少n摩尔的金属锂，以尽可能地使环状多酮分子中的羰基氧原子全部与锂原子发生配位，得到分子式为LinCnOn(n≥4)的化合物。
在本发明某些具体实施方式中，所用的添加剂可以是由环状多酮化合物与金属锂在50～200℃下反应得到。比如在惰性气体保护下，将环状多酮化合物和金属锂加入到反应釜中，在50～200℃下充分搅拌0.5～24小时，出料即得添加剂。
在本发明另一些具体实施方式中，所用的添加剂也可以是由环状多酮溶液与金属锂在0～100℃下反应得到。其中，前述环状多酮溶液，是将环状多酮化合物溶解于有机溶液所得到的溶液。
该环状多酮溶液中作为溶剂的有机溶剂包括但不限于以下化合物中的至少一种：碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、乙酸乙酯(EA)、γ-丁内酯(GBL)、乙二醇二甲醚(DME)、1,3-二氧五环(DOL)。当然，若环状多酮溶液中的有机溶剂为上述化合物中的两种或更多种，本发明不特别限定各化合物之间的比例。
本发明对于环状多酮溶液中环状多酮化合物与有机溶剂之间的比例不做特别限定，只要二者能够混合得到均一的溶液即可。在本发明具体实施过程中，环状多酮化合物在环状多酮溶液中的质量百分含量一般可控制在5％～95％。
具体的，可在惰性气体保护下，首先将环状多酮化合物溶解于有机溶剂中，得到环状多酮溶液，然后将环状多酮溶液与金属锂加入到反应釜中，在0℃～100℃下，充分搅拌0.5～24h，出料，蒸干有机溶剂，即可得到添加剂。
在本发明优选的实施方案中，所用的添加剂是以环丁四酮、环戊五酮、环己六酮、环庚七酮和环辛八酮中的至少一种与金属锂进行配位反应得到。即所用的环状多酮CnOn中，n为4～8。
本发明对电解液中的溶剂不做特别限定，可以是目前锂离子电池电解液中使用的溶剂，比如可以选择以下化合物中的一种或几种以任意比例混合后的混合物：
碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、氟代碳酸二甲酯、氟代碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯基亚乙酯(VEC)、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、丁酸丁酯、二氟乙酸甲酯、二氟乙酸乙酯、γ-丁内酯(GBL)、γ-戊内酯、δ-戊内酯、乙二醇二甲醚(DME)、三乙二醇二甲醚、四乙二醇二甲醚、氟代醚F-EPE、氟代醚D2、氟代醚HFPM、氟代醚MFE、氟代醚EME、乙腈(AN)、丙二腈、戊二腈(GN)、己二腈(ADN)、四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧五环(DOL)、1,4-二氧六环(DOX)、环丁砜、二甲亚砜(DMSO)、二氯甲烷、二氯乙烷。
本发明对于电解液中的锂盐不做特别限定，可以是目前锂离子电解液中所常用的锂盐，比如可以选择以下化合物中的一种或几种以任意比例混合后的混合物：
六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、六氟锑酸锂(LiSbF6)、二氟磷酸锂(LiPF2O2)、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂(LiDTI)、双乙二酸硼酸锂(LiBOB)、双(丙二酸)硼酸锂(LiBMB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双(二氟丙二酸)硼酸锂(LiBDFMB)、(丙二酸草酸)硼酸锂(LiMOB)、(二氟丙二酸草酸)硼酸锂(LiDFMOB)、三(草酸)磷酸锂(LiTOP)、三(二氟丙二酸)磷酸锂(LiTDFMP)、四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)、二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)、双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚氨锂(LiTFSI)、(氟磺酰)(三氟甲磺酰)亚氨锂(LiN(SO2F)(SO2CF3))、硝酸锂(LiNO3)、氟化锂(LiF)、LiN(SO2RF)2、LiN(SO2F)(SO2RF)中的一种或几种的组合，其中，RF＝CnF2n+1，n为2～10且n为整数。
在本发明具体实施过程中，一般控制添加剂在电解液中的质量含量为0.01％以上。合理控制电解液中添加剂的加入量，有利于进一步提高锂离子电池的性能，因此可将添加剂的质量含量控制在5％以上。发明人研究发现，随着添加剂的用量在一定范围内增加，锂离子电池的首次充放电效率、电池能量密度和循环性能都先呈递增趋势，后基本保持不变，因此出于经济性的考虑，一般将电解液中添加剂的质量含量控制在5％～40％。
当然，对于电解液中使用不同的锂盐和/或溶剂，甚至采用不同的正极材料、负极材料或隔膜，对于锂离子电池的最终性能都会产生影响。因此大致而言，对于上述不同的锂盐、溶剂、正极材料、负极材料以及隔膜等情况，当将电解液中添加剂的质量含量控制在5％～30％、尤其是10％～30％，可基本使锂离子电池的性能达到最佳。
本发明对于电解液中锂盐和溶剂之间的比例不做特别限定，可以按照目前锂离子电池所常用电解液中二者之间的比例，或进一步根据锂离子电池所用正极材料、负极材料、隔膜等因素合理确定锂盐和溶剂之间的比例。在本发明具体实施过程中，锂盐在电解液中的质量含量一般控制在0.625％～60％。
本发明的第二个方面是提供前述电解液的制备方法，包括：在惰性气氛下，将前述锂盐、添加剂与溶剂按比例混合，得到电解液。
由于现有商购电解液或者自制电解液一般是由锂盐和溶剂组成，因此可在现有商购电解液或自制电解液的基础上按比例加入添加剂，混合均匀，即得电解液。因此，该制备方法可兼容现有的锂电池或电解液制备工艺，操作简单、安全高效。
进一步的，前述制备方法，还包括合成添加剂的步骤：将环状多酮与金属锂在0～200℃下反应至少0.5小时，得到添加剂。
在本发明具体实施过程中，是在惰性氛围或者无氧环境下，首先将环状多酮化合物与金属锂在50～200℃下反应0.5～24小时，得到添加剂；然后在惰性氛围下，将制得的添加剂与锂盐、溶剂按比例混合，得到电解液。
或者，也可首先将环状多酮溶解于有机溶液中，得到环状多酮溶液；然后在惰性氛围或者无氧环境下，将环状多酮溶液与金属锂在0～100℃下反应0.5～24小时，再去除其中的有机溶剂，得到添加剂；最后在惰性氛围下，将制得的添加剂与锂盐、溶剂按比例混合，得到电解液。
本发明的第三个方面是提供一种锂离子电池，包括正极、隔膜、负极以及前述第一个方面所述的电解液。
本发明并不严格限定正极的活性材料，可以是目前锂离子电池中所常用的正极活性材料，比如钴酸锂、镍酸锂、尖晶石锰酸锂、层状锰酸锂、镍钴二元材料、镍钴锰三元材料、镍钴铝三元材料、磷酸铁锂(LFP)、尖晶石镍锰酸锂、富锂锰基材料、Li2S/碳复合材料等中的至少一种。
本发明并不严格限定负极的活性材料，可以是目前锂离子电池中所常用的负极活性材料，比如石墨、硬炭、软炭、中间相碳微球、硅基负极材料(主要包括氧化亚硅、硅碳负极)、锡基负极材料(主要包括锡、锡合金)等中的至少一种。
本发明并不严格限定隔膜的材料选择，可以是目前锂离子电池中所常用的隔膜材料，比如为聚丙烯隔膜(PP)、聚乙烯隔膜(PE)、聚丙烯/聚乙烯双层复合膜(PP/PE)、聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层复合膜(PP/PE/PP)、聚酰亚胺静电纺丝隔膜(PI)、纤维素无纺布隔膜、聚对苯二甲酸乙二醇酯无纺布隔膜(PET)、带陶瓷涂层的隔膜中的一种。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明提供的电解液，通过加入特定的添加剂，能够有效补充电池活性锂损失，显著提升电池首次充放电效率，从而提升电池的能量密度及循环寿命。并且，采用本发明的技术方案对电池补锂，可兼容现有的锂离子电池生产工艺，操作简单，安全高效。
本发明提供的电解液的制备方法，条件简单、工艺可行，能够兼容现有的锂离子电池生产工艺，且具有安全高效的特点，因此便于实际推广和大规模应用。
本发明提供的锂离子电池，由于包括了前述的电解液，因此该锂离子电池的首次充放电效率、能量密度及循环寿命都得到了显著提升。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。
如无特别说明，以下实施例和对比例中所用化学材料及仪器，均为常规化学材料及常规仪器，均可商购获得。
实施例1
S1、在惰性气体保护下，将化合物环丁四酮(C4O4)和金属锂按照摩尔比1：4加入到惰性气体保护的反应釜中，在50℃下充分搅拌24h，出料收集反应产物。
S2、在惰性气氛下，将锂盐(LiPF6)、溶液(EC和EMC，体积比4：6)以及步骤S1中的反应产物按照10：90：0.01的质量比混合均匀，得到电解液。
将步骤S2所得电解液搭配LiCoO2正极片、PE隔膜及石墨负极组装成锂离子电池，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
对比例1
在惰性气氛中，用10％LiPF6EC/EMC(体积比4：6)电解液搭配LiCoO2正极片、PE隔膜及石墨负极组装成锂离子电池(即与实施例1相比，对比例1提供的锂离子电池的电解液中不含有添加剂)，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
实施例2
S1、在惰性气体保护下，将化合物环戊五酮(C5O5)和金属锂按照摩尔比1：5加入到惰性气体保护的反应釜中，在200℃下充分搅拌0.5h，出料收集反应产物。
S2、在惰性气氛下，将锂盐(LiBF4)、溶液(等体积的EA和FEC)以及步骤S1中的反应产物按照1：99：60的质量比混合均匀，得到电解液。
用步骤S2所得电解液搭配LiCoO2正极片、PP隔膜及硬炭负极组装成锂离子电池，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
对比例2
在氮气气氛中，用1％LiBF4EA/FEC(体积比1：1)电解液搭配LiCoO2正极片、PP隔膜及硬炭负极组装成锂离子电池(即与实施例2相比，对比例2提供的锂离子电池的电解液中不含有添加剂)，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
实施例3a
S1、在惰性气体保护下，将化合物环己六酮(C6O6)和金属锂按照摩尔比1：6加入到惰性气体保护的反应釜中，在100℃下，充分搅拌4h，出料收集反应产物。
S2、在惰性气氛下，将锂盐(LiPF6)、溶液(EC/EMC/FEC，体积比为4：2：2)以及步骤S1中的反应产物按照12：88：10的质量比混合均匀，得到电解液。
用步骤S2所得电解液搭配镍钴锰三元正极片、陶瓷涂层隔膜、硅基负极与石墨的混合负极(其中硅基负极质量分数为20％)组装成锂离子电池，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能。
实施例3b
实施例3b与实施例3a的区别在于：电解液中添加剂的含量有变化，具体电解液的制备过程如下：
在惰性气氛下，将锂盐(LiPF6)、溶液(EC/EMC/FEC，体积比为4：2：2)以及实施例3a的步骤S1中的反应产物按照12：88：20的质量比混合均匀，得到电解液。
实施例3c
实施例3c与实施例3a的区别在于电解液中添加剂的含量有变化，具体电解液的制备过程如下：
在惰性气氛下，将锂盐(LiPF6)、溶液(EC/EMC/FEC，体积比为4：2：2)以及实施例3a的步骤S1中的反应产物按照12：88：40的质量比混合均匀，得到电解液。
实施例3d
实施例3d与实施例3a的区别在于电解液中添加剂的含量有变化，具体电解液的制备过程如下：
在惰性气氛下，将锂盐(LiPF6)、溶液(EC/EMC/FEC，体积比为4：2：2)以及实施例3a的步骤S1中的反应产物按照12：88：50的质量比混合均匀，得到电解液。
对比例3
在惰性气体气氛中，用12％LiPF6EC/EMC/FEC(体积比4：4：2)电解液搭配镍钴锰三元正极片、陶瓷涂层隔膜、硅基负极与石墨的混合负极(其中硅基负极质量分数为20％)组装成锂离子电池(即与实施例3a-3d相比，对比例3提供的锂离子电池的电解液中不含有添加剂)，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
实施例4
S1、在惰性气体保护下，将化合物环己六酮(C6O6)溶解于乙二醇二甲醚中，得到质量分数为95％的环己六酮溶液；将环己六酮溶液加入到惰性气体保护的反应釜中，按照环己六酮与金属锂摩尔比为1：6的比例加入金属锂，在0℃下，充分搅拌24h，出料，蒸干溶剂，收集反应产物。
S2、在惰性气氛下，将锂盐(LiPF6)、锂盐(LiDFOB)、溶液(等体积的EC、DMC和FEC)以及步骤S1中的反应产物按照10：2：88：8的质量比混合均匀，得到电解液。
将步骤S2所得电解液搭配镍钴铝三元正极片、PP/PE/PP隔膜及硅基负极组装成锂离子电池，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
对比例4
在惰性气体气氛中，用10％LiPF6+2％LiDFOB EC/DMC/FEC(体积比1：1：1)电解液搭配镍钴铝三元正极片、PP/PE/PP隔膜及硅基负极组装成锂离子电池(即与实施例4相比，对比例4提供的锂离子电池的电解液中不含有添加剂)，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
实施例5
S1、在惰性气体保护下，将化合物环庚七酮(C7O7)溶解于乙酸乙酯中，得到质量分数为5％的环庚七酮溶液；将环庚七酮溶液加入到惰性气体保护的反应釜中，按照环庚七酮与金属锂摩尔比为1：7的比例加入金属锂，在100℃下，充分搅拌0.5h，出料，蒸干溶剂，收集反应产物。
S2、在惰性气氛下，将锂盐(LiTFSI)、溶液(DOL/DME，体积比3：7)以及步骤S1中的反应产物按照80：20：30的质量比混合均匀，得到电解液。
将步骤S2所得电解液搭配Li2S/碳复合材料正极片、PI隔膜及硅基负极组装成锂离子电池，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
对比例5
在惰性气体气氛中，用80％LiTFSI DOL/DME(体积比3:7)电解液搭配Li2S/碳复合材料正极片、PI隔膜及硅基负极组装成锂离子电池(即与实施例5相比，对比例5提供的锂离子电池的电解液中不含有添加剂)，测试电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下锂离子电池的循环性能，结果如表1所示。
实施例6
S1、在惰性气体保护下，将化合物环辛八酮(C8O8)和金属锂按照摩尔比1：8加入到惰性气体保护的反应釜中，在80℃下，充分搅拌12h，出料，收集反应产物。
S2、在惰性气氛下，将锂盐(LiPF6)、锂盐(LiFSI)、溶液(EC/GBL/DEC，体积比3：3：4)以及步骤S1中的反应产物按照10：4：86：5的质量比混合均匀，得到电解液。
将步骤S2所得电解液搭配LFP正极片、PET无纺布隔膜及锡基负极组装成锂离子电池，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
对比例6
在惰性气氛中，用10％LiPF6+4％LiFSI EC/GBL/DEC(体积比3：3：4)电解液搭配LFP正极片、PET无纺布隔膜及锡基负极组装成锂离子电池(即与实施例6相比，对比例6提供的锂离子电池的电解液中不含有添加剂)，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
实施例7
S1、在惰性气体保护下，将化合物环己六酮(C6O6)和金属锂按照摩尔比1：6加入到惰性气体保护的反应釜中，在180℃下，充分搅拌2h，出料，收集反应产物。
S2、在惰性气氛下，将锂盐(LiPF6)、溶液(等体积的PC和DMC)以及步骤S1中的反应产物按照11：89：18的质量比混合均匀，得到电解液。
将步骤S2所得电解液搭配尖晶石镍锰酸锂正极片、纤维素无纺布隔膜及软炭负极组装成锂离子电池，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
对比例7
在惰性气体气氛中，用11％LiPF6PC/DMC(体积比1：1)电解液中添加电解液搭配尖晶石镍锰酸锂正极片、纤维素无纺布隔膜及软炭负极组装成锂离子电池(即与实施例7相比，对比例7提供的锂离子电池的电解液中不含有添加剂)，测试电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下锂离子电池的循环性能，结果如表1所示。
实施例8
S1、在惰性气体保护下，将化合物环己六酮(C6O6)和金属锂按照摩尔比1：6加入到惰性气体保护的反应釜中，在120℃下，充分搅拌3h，出料，收集反应产物。
S2、在惰性气氛下，将锂盐(LiDTI)、溶液(EC和EMC，体积比4：6)以及步骤S1的反应产物按照8：92：13的质量比混合均匀，得到电解液。
将步骤S2所得电解液搭配富锂锰基材料正极片、陶瓷涂层隔膜及硅基负极组装成锂离子电池，测试锂离子电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下电池的循环性能，结果如表1所示。
对比例8
在惰性气体气氛中，用8％LiDTI EC/EMC(体积比4：6)电解液搭配富锂锰基材料正极片、陶瓷涂层隔膜及硅基负极组装成锂离子电池(即与实施例8相比，对比例8提供的锂离子电池的电解液中不含有添加剂)，测试电池的首次充放电效率、能量密度以及在25℃、1C/1C条件下锂离子电池的循环性能，结果如表1所示。
从下表1的结果可知，在保持其他因素相同的条件下，与相应的对比例相比较，本发明实施例通过在锂离子电池的电解液中加入特定的添加剂，可显著地提高锂离子电池的首次充放电效率，提高电池能量密度，延长电池循环寿命。
表1
优化添加剂的含量，可进一步提高电池的性能，比如根据实施例3a～3d的结果可知，在其它条件不变的情况下，当添加剂在电解液中的质量含量由约9.09％(实施例3a)增大到约28.57％(实施例3c)，锂离子电池的首次充放电效率、电池能量密度和循环性能都呈递增趋势，而继续增加添加剂的用量，比如达到实施例3d中的33.33％左右，离子电池的相关性能测试结果都基本维持不变。当然，对于不同的正极、负极和隔膜组成的锂离子电池，添加剂的最佳含量也不相同，技术人员很容易通过简单的实验来确定添加剂的最佳含量，一般为5％以上，出于原料成本以及锂离子电池的性能综合考虑，添加剂在电解液中的质量含量一般控制在5％至40％，进一步为10％至30％。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种电解液，其特征在于，包括如下重量份的组分：锂盐1～70份、添加剂0.01～60份以及溶剂20～99份；
其中，所述添加剂是由环状多酮与金属锂进行配位反应得到，所述环状多酮的分子式为CnOn，n≥4。
2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂是由所述环状多酮与金属锂在0～200℃下反应得到。
3.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述添加剂是由环状多酮化合物与金属锂在50～200℃下反应得到。
4.根据权利要求2所述的电解液，其特征在于，所述添加剂是由环状多酮溶液与金属锂在0～100℃下反应得到。
5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述环状多酮溶液中含有环状多酮化合物以及以下化合物中的至少一种：
碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、乙二醇二甲醚、1,3-二氧五环。
6.根据权利要求1-5任一项所述的电解液，其特征在于，所述环状多酮选自环丁四酮、环戊五酮、环己六酮、环庚七酮和环辛八酮中的至少一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的电解液，其特征在于，在电解液中，所述添加剂的质量含量为5％～40％。
8.一种权利要求1-7任一项所述电解液的制备方法，其特征在于，包括：
在惰性气氛下，将所述锂盐、所述添加剂和所述溶剂按比例混合，得到电解液。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，还包括：
将环状多酮与金属锂在0～200℃下反应至少0.5小时，得到所述添加剂。
10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、隔膜、负极以及权利要求1-7任一项所述的电解液。
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