CN111934011B - 一种锂离子电池电解液及锂离子电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂离子二次电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂A、添加剂B，所述添加剂A的分子式为如下：
Figure DDA0002634115330000011
所述添加剂B的分子式如下

Description

一种锂离子电池电解液及锂离子电池
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池的电解液。
背景技术
锂离子电池作为清洁便捷的能源，在人们的日常生活中扮演了十分重要的角色，越来越多的电器设备都需要用到锂离子电池来为其进行供能，然而不同的设备在不同工作环境条件下所需要的供电电流通常是不同的，这就导致了人们对锂离子电池在放电电流上的要求越来越高。基于现有技术的锂离子电池在循环寿命、高低温循环性能以及安全性等方面尚难以完全满足高性能电动汽车和大型储能系统的应用要求。因此，研究长寿命、低成本、安全可靠以及对环境友好的新型电池及其材料理论和技术，已经成为新型锂离子电池研究中最核心的任务及目标。
锂离子二次电池的电解液被称为电池的“血液”，是连接正负极的桥梁，对于电池的性能起着极为关键的作用，可以弥补电池体系的缺陷。在锂离子电池二次电池中，电极材料与电解液发生一系列电化学反应，生成覆盖在电极材料表面的钝化层，即SEI膜，由于锂离子的充放电嵌入过程必然经由覆盖在碳负极上的SEI膜，因此SEI膜的特性决定了嵌脱锂以及碳负极电解液界面稳定的动力学，也就决定了整个电池的性能，如循环寿命、自放电、额定速率以及电池的低温性能等。优良的SEI膜需要满足以下条件：(1)有机溶剂不溶性；(2)允许锂离子自由地进出碳负极而溶剂分子无法穿越；(3)能够有效阻止有机电解液和负极的进一步反应以及溶剂分子共插对碳负极的破坏。因此，对于SEI膜的形成机理以及调控方法成为了人们研究的热点。在锂离子电池有机电解液中添加少量的成膜添加剂，能够在碳负极上优先还原、分解形成性能优良的SEI膜，是改善锂离子成膜性的重要手段。目前，成膜添加剂主要分为三大类，(1)气体成膜添加剂，如CO2、CS2等；(2)液体成膜添加剂，如ES、PS、VC等；(3)固体成膜添加剂，如LiCO3、MnAC2等；但是，现有的成膜添加剂形成的膜质地较脆，成膜性能不稳定。
本发明旨在提出锂离子二次电池的电解液及其应用，以提高锂离子电池的成膜性和低温循环性。
发明内容
一种锂离子二次电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂A、B，所述添加剂A的分子式为：
Figure BDA0002634115320000021
所述添加剂B的分子式为：
Figure BDA0002634115320000022
所述添加剂A占电解液总质量的0.3-5％。
所述添加剂B占电解液总质量的1-5％。
所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯中的三种以上。
锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双氟磺酰氨基锂、双三氟甲基磺酰氨基锂的一种或多种。
一种锂离子二次电池，其包括正极、负极、隔膜以及如上所述的电解液。
技术效果：
本发明通过在电解液中加入添加剂A、B，有利于电极表面生成导电性高且致密的SEI膜，避免电解液与电极直接接触，保证锂离子的传输效率，提高锂离子电池的倍率性能和循环性能；低温环境(温度-40℃)的条件下也可以保持良好的循环性能。
具体实施方式
实施例1
在充满氩气的手套箱中，将碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯按体积比为EC∶DEC∶DMC＝1∶1∶1混合均匀，随后逐渐加入1M六氟磷酸锂、添加剂A
Figure BDA0002634115320000031
添加剂B
Figure BDA0002634115320000032
其中添加剂A的比例为0.6wt.％；添加剂B的比例为2％；
实施例2
与实施例1不同的是电解液中加入1wt.％的添加剂A；3wt.％的添加剂B；
实施例3
与实施例1不同的是电解液中加入2wt.％的添加剂A；5wt.％的添加剂B；
对比例1
与实施例1不同的是电解液中加入2wt.％的添加剂A；
对比例2
与实施例1不同的是电解液中加入2wt.％的添加剂B；
对比例3
与实施例1不同的是电解液中未加入添加剂A、B。
电池的组装：
(1)正极极片制作：将PVDF溶于NMP中，加入导电碳黑、正极材料LiNi0.8Co0.1Mn0.1，分散均匀后得正极浆料，正极浆料中聚偏氟乙烯、导电碳黑以及LiNi0.8Co0.1Mn0.1的质量比例为：7％：3％：90％；将正极浆料涂覆在正极集流体铝箔上后烘干，裁剪得正极极片；
(2)负极极片制作：将CMC溶于水中后再加入乙炔黑与人造石墨，分散均匀后，即可得负极浆料，负极浆料中羧CMC、乙炔黑、人造石墨质量比例为5％：5％：90％；将负极浆料涂覆在负集流体铜箔上后烘干，裁剪得负极极片。
(3)电芯制作：将得到的正、负极极片按照正极片、隔膜、负极片的顺序采用叠片式结构制成电芯。
(4)焊接包装：将电芯中的正、负极极片分别用极耳焊接在一起，形成正、负极引出端，将电芯放入铝塑膜包装袋中，对铝塑膜包装袋进行热封，热封时在铝塑膜包装袋的一侧留有电解液注入口。
(5)封装注液：从电解液注入口向电池内注入实施例1-3以及对比例1-3的电解液后封好注液口。
将实施例1-3和对比例1-1的电池，在25℃和-40℃采用1C的电流下进行充放电循环200次，测量电池的容量保持率，结果见表1。
Figure BDA0002634115320000041
Figure BDA0002634115320000051
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种锂离子二次电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂A、B，所述添加剂A的分子式为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
所述添加剂B的分子式为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
2.如权利要求1所述的锂离子二次电池电解液，其特征在于，所述添加剂A占电解液总质量的0.3-5wt.％。
3.如权利要求1所述的锂离子二次电池电解液，其特征在于，所述添加剂B占电解液总质量的1-5wt.％。
4.如权利要求1所述的锂离子二次电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯中的三种以上。
5.如权利要求1所述的锂离子二次电池电解液，其特征在于，锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双氟磺酰氨基锂、双三氟甲基磺酰氨基锂的一种或多种。
6.一种锂离子二次电池，其包括正极、负极、隔膜以及如权利要求1-5所述的任意一项的电解液。
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