CN114759262A - 一种电解液及其制备方法、锂离子电池及电动车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及储能技术领域，其提供一种电解液及其制备方法，将复合锂盐溶解于电解液溶剂中，其中，所述电解液溶剂包括有机溶剂、负极添加剂及正极添加剂，有机溶剂占电解液溶剂的体积百分含量为80％‑99％，正极添加剂占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％‑5％，负极添加剂占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％‑2％。基于在电解液中加入限定体积百分含量的正极添加剂、负极添加剂可以减少正负极片在快速充电过程中极化，从而可提升在高充电倍率下的循环性能，还可使其具有良好的离子导电性，能稳定电极/电解液的界面，提高具有该电解液的锂离子电池的循环稳定性。具有上述锂离子电池的电动车也可具有较高的安全性和运行稳定性。

Description

一种电解液及其制备方法、锂离子电池及电动车
【技术领域】
本发明涉及储能技术领域，尤其涉及一种电解液及其 制备方法、锂离子电池及电动车。
【背景技术】
锂离子电池以其高比能量及功率密度、长循环寿命、 环境友好等特点在消费类电子产品、电动汽车和储能等领 域得到了广泛的应用。随着交通运输的发展，对锂离子电 池(LIBs)的需求急剧增长，如电动汽车(ev)，迫切需要在 能量和功率密度，循环寿命，安全性和充电时间等方面具 有良好的性能。特别是，能够快速充电的锂离子电池是替 换汽油车所必不可少的。然而，锂离子电池实现快速充电 的能力是非常具有挑战性的，众所周知，大倍率充电时， 负极会发生锂金属析出与沉积，沉积的金属锂易与电解液 发生不可逆反应，进而消耗掉大量的电解液，同时使SEI 膜(Solid Electrolyte Interphase)的厚度进一步增加，导 致电池负极SEI膜阻抗进一步增大，电池极化进一步增 强，带来严重的容量衰减，极大的破坏电池的循环寿命及 安全性能。
电解液作为锂离子电池的重要组成部分，不仅决定了 Li+在液相中的迁移速率，同时还参与SEI膜形成，对SEI 膜性能起着关键性的作用。
然而，现有商用电解质盐是LiPF6，溶剂为碳酸酯， 形成的SEI膜阻抗较大，导致其倍率性能较差，另外P-F 键易水解断裂使其抗热和抗水解性能差，因此，亟待提供 一种新型锂离子电池的电解液及锂离子电池。
【发明内容】
为克服现有技术中电解液存在的技术问题，本发明提 供一种电解液及其制备方法、锂离子电池及电动车。
本发明为了解决上述技术问题，提供以下技术方案： 一种电解液，其包括电解液溶剂与复合锂盐，其中，所述 电解液溶剂包括有机溶剂、负极添加剂及正极添加剂，有 机溶剂占电解液溶剂的体积百分含量为80％-99％，共溶 剂占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-15％，正极添加 剂占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-5％，负极添加剂 占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-2％。
优选地，所述负极添加剂包括碳酸亚乙烯酯；和/或 所述正极添加剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯。
优选地，所述有机溶剂包括碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯 中任一种或两种，以及其与碳酸乙烯酯的组合。
优选地，所述有机溶剂包括占电解液溶剂的体积百分 含量15％-20％的碳酸乙烯酯、占电解液溶剂的体积百分 含量55％-60％的碳酸二甲酯以及占电解液溶剂的体积百分含量15％-20％的碳酸甲乙酯。
优选地，所述电解液溶剂中还包括占电解液溶剂的体 积百分含量为0.5％-15％的共溶剂，所述共溶剂包括氟代 碳酸乙烯酯。
优选地，所述复合锂盐包括锂盐及锂盐添加剂；所述 锂盐的摩尔浓度为0.913～1.279mol/L；所述锂盐添加剂的 摩尔浓度为0.043～0.243mol/L。
优选地，所述锂盐添加剂包括二氟草酸硼酸锂、二草 酸硼酸锂、二氟磷酸锂及四氟硼酸锂的一种或几种的组 合；和/或所述锂盐包括六氟磷酸锂。
本发明为了解决上述技术问题，提供以下技术方案： 一种锂离子电池，其包括至少一个锂离子电芯，所述锂离 子电芯内容置有如上所述锂离子电池电解液。
本发明为了解决上述技术问题，还提供以下技术方 案：一种电动车，其包括如上所述锂离子电池。
本发明为了解决上述技术问题，还提供以下技术方 案：一种锂离子电池电解液的制备方法，其包括以下步骤： 其包括以下步骤：制备电解液溶剂，电极液溶剂包括有机 溶剂、负极添加剂及正极添加剂；其中，有机溶剂占电解 液溶剂的体积百分含量为80％-99％，正极添加剂占电解 液溶剂的体积百分含量为0.5％-5％，负极添加剂占电解液 溶剂的体积百分含量为0.5％-2％；及步骤S2，将复合锂 盐溶解在步骤S1得到的电解液溶剂中搅拌均匀，其锂离 子的摩尔浓度为0.8-2.5mol/L，得到所需锂离子电池电解 液。
与现有技术相比，本发明提出一种电解液及其制备方 法、锂离子电池及电动车具有如下的有益效果：
本发明提供一种电解液，其包括电解液溶剂与复合锂 盐，其中，所述电解液溶剂包括有机溶剂、负极添加剂及 正极添加剂，有机溶剂占电解液溶剂的体积百分含量为80％-99％，正极添加剂占电解液溶剂的体积百分含量为 0.5％-5％，负极添加剂占电解液溶剂的体积百分含量为 0.5％-2％。基于在电解液中加入限定体积百分含量的正极 添加剂、负极添加剂可以减少正负极片在快速充电过程中 极化，从而可提升在高充电倍率下的循环性能，还可使其 具有良好的离子导电性，能稳定电极/电解液的界面，提 高具有该电解液的锂离子电池的循环稳定性。
在本发明还限定所述负极添加剂包括碳酸亚乙烯酯； 和/或所述正极添加剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯。针 对特定负极添加剂与正极添加剂可使有效减少Li金属的 析出，从而给促进Li+的溶剂化，从而增加电解液中的载 流子浓度，提升电解液的电导率。
进一步地，在本发明中还进一步限定了所述有机溶剂 包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯，并进一步对 其占电解液溶剂的体积比进行了限定，可以获得最优的溶解性，从而使Li+保持溶剂化，从而可增加电解液中的载 流子浓度，从而提升电解液的电导率。
在本发明中所加入的所述共溶剂包括氟代碳酸乙烯 酯，其能够在负极表面形成电荷交换阻抗更小，离子电导 率更高的SEI膜，从而减少负极在快速充电过程中的极 化，减少金属Li的析出，提升高充电倍率下的循环性能， 且FEC是一种极性分子，能够促进Li+的溶剂化，从而增 加电解液中的载流子浓度，提升电解液的电导率。
针对所述复合锂盐的组分和摩尔浓度的限定，可以提 高所述电解液的离子电导率，从而可在高电位下保持良好 的高温存储和循环性能，并可以提高锂离子电池安全性能及抗过充能力。
本发明所提供的一种锂离子电池，其包括至少一个锂 离子电芯，所述锂离子电芯内容置有所述锂离子电池电解 液。使用所述电解液制备的电池具有更低的界面阻抗、更稳定的正极结构、较好的常温循环性能、常温倍率性能， 低温性能和高温循环性能也得到了明显的改善。
本发明还提供一种电动车，具有与所述锂离子电池相 同的技术效果。
本发明还提供一种锂离子电池电解液的制备方法，其 包括以下步骤：制备电解液溶剂，电解液溶剂包括有机溶 剂、负极添加剂及正极添加剂；其中，正极添加剂占电解 液溶剂的体积百分含量为0.5％-5％，负极添加剂占电解液 溶剂的体积百分含量为0.5％-2％，在所述电解液溶剂中加 入正极添加剂、负极添加剂，从而可对应在正极片、负极 片上形成保护隔离膜层，从而可进一步提高具有该电解液 的锂离子电池的稳定性和安全性。
【附图说明】
图1是本发明第二实施例提供的锂离子电芯的结构 示意图。
图2是图1中所述锂离子电芯另一实施例的结构示意 图。
图3是本发明第三实施例提供的锂离子电池的结构 示意图。
图4是本发明第五实施例提供的电解液制备方法的 流程步骤示意图。
图5是本发明所提供的电解液制备方法制备获得的 电解液对应的克容量发挥与循环次数的关系图示。
图6是本发明所提供的电解液制备方法制备获得的 电解液对应的容量保持率与循环次数的关系图示。
图7是本发明所提供的对比组2-8所获得的电解液的 锂离子电池在6C倍率下的容量保持率与循环次数的关系 图示。
附图标识说明：
20、锂离子电芯；21、正极片；22、负极片；23、隔 膜；24、电解液；25、极耳；30、锂离子电池。
【具体实施方式】
为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明 白，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细 说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释 本发明，并不用于限定本发明。
本说明书中提到的“一个实施例”、“优选实施例”、 “实施例”或“多个实施例”是指结合实施例所描述的 特定特征、结构、特性或功能包括在本发明的至少一个实 施例中并可以在超过一个实施例中。在本说明书中的各 位置出现短语“在一个实施例中”、“在实施例中”或“在 多个实施例中”不一定都是指同一个实施例或相同多个实 施例。
在说明书中各处使用特定术语用于例示，不应理解为 限制性的。服务、功能或资源不限于单一服务、功能或资 源；使用这些术语可以指分组的相关服务、功能或资源， 它们可以是分布式或聚集式的。
本发明的第一实施例提供一种锂离子电池电解液，其 包括复合锂盐及电解液溶剂，复合锂盐溶解在电解液溶剂 中最终锂离子的摩尔浓度为0.8-2.5mol/L。
其中，复合锂盐包括锂盐以及锂盐添加剂，其中锂盐 包括LiPF6(六氟磷酸锂)、LiClO4(高氯酸锂)、LiAsF6 (六氟砷酸锂)、LiBF4(四氟硼酸锂)等中任一种或几 种的组合。其中，锂盐添加剂可包括LiBF4(四氟硼酸锂)、 LiODFB(二氟草酸硼酸锂)、LiBOB(二草酸硼酸锂)、 LiPO2F2(二氟磷酸锂)中一种或几种的组合。
所述电解液溶剂包括有机溶剂、共溶剂、负极添加剂 及正极添加剂进行混合制备获得电解液溶剂；其中，有机 溶剂占电解液溶剂的体积百分含量为80％-99％，共溶剂 占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-15％，正极添加剂 占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-5％，负极添加剂占 电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-2％。
具体地，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸 酯，进一步地，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯，所述链 状碳酸酯包括碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中任一种或两种 的组合。其中，当所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二 甲酯及碳酸甲乙酯时，则对应碳酸乙烯酯占电解液溶剂的 体积百分含量的15-20％，碳酸二甲酯占电解液溶剂的体 积百分含量的55-60％，碳酸甲乙酯占电解液体积溶剂的 百分含量的15-20％，更进一步地，对应碳酸乙烯酯占电 解液溶剂的体积百分含量还可为15％，碳酸二甲酯占电解 液溶剂的体积百分含量还可为58％，碳酸甲乙酯占电解液 体积溶剂的百分含量还可为18％。
具体地，所述共溶剂包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)， 其占电解液溶剂的体积百分含量的1～12％，还可具体为 5％、6％、8％、10％及12％。可以理解，在一些实施例中， 所述共溶剂可基于需求添加在对应电解液中。
具体地，所述负极添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)， 其占电解液体积百分含量的0.5％-2％，具体可为1％、 1.5％、2％。
所述正极添加剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯 (TMSB)，其占电解液体积百分含量的0.5％-5％，具体 可为1％～3％，具体还可为1％、1.5％、2％、2.5％及3％。
在本实施例另外的一些具体实施方式中，还可进一步 包括如下限定：
其中，复合锂盐包括锂盐以及锂盐添加剂，其中所述 锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)，其摩尔浓度为 0.913～1.279mol/L，其摩尔浓度具体可为0.913mol/L、 0.95mol/L、1mol/L、1.2mol/L或1.279mol/L等。
所述锂盐添加剂包括二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、 二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)及四 氟硼酸锂(LiBF4)的一种或几种的组合，所述锂盐添加 剂的摩尔浓度为0.043～0.243mol/L，其摩尔浓度浓度具体 还可为0.043mol/L、0.05mol/L、0.08mol/L、0.15mol/L、 0.22mol/L或0.243mol/L等。
在本实施例中，通过优化溶剂组成及其配比，从而可 有效地电解液的电导率；进一步地，通过在电解液溶剂以 及复合锂盐的混合原料中加入添加剂还可进一步改善 SEI膜的性质，使其有利于Li+的传导等，从而都可以改 善锂离子电池倍率性能。
在本实施例中，做为锂盐添加剂加入的二氟磷酸锂 (LiPO2F2)作为一种含磷型锂盐，具有良好的倍率性能 和高温低温性能，能够显著提高电池的倍率性能、常温循 环性能和低温循环性能；LiPO2F2能在负极表面形成一层 富含LixPOyFz和LiF成分的SEI膜，具有较低的界面阻 抗，从而显著改善电池的循环性能。LiPO2F2除了能在负 极形成SEI膜外，也可在初始充电过程中参与阴极成膜， 形成稳定的低阻抗CEI膜，这种CE膜能有效地减少电解液的氧化分解、缓解电极结构破坏和电池循环过程中电极 极化，电极在室温或高温下的循环性能，从而显着改善电 池的倍率性能和在室温或高温下的循环稳定性。
进一步地，在本实施例中加入锂盐添加剂的LiBOB (二草酸硼酸锂)也有较高的电导率、良好的热稳定性以 及较好的循环稳定性，对应的高温性能较好，对正极Al 箔集流体具有钝化保护作用。
进一步地，在本实施例中加入的锂盐添加剂LiBF4 (四氟硼酸锂)高温稳定性好，对水分不敏感，HF含量 低，低温性能好，能增强电解液对电极的成膜能力，可以 抑制电池阻抗上升。
在本实施例中所包含锂盐添加剂二氟草酸硼酸锂 (LiODFB)，其对应的成膜性好，低温性能好，同时高 温性能优良，在较宽的温度范围内具有优良的离子导电 性。还可进一步在锂离子电池中的Al箔表面形成一层钝 化膜，并抑制电解液氧化。
在本实施例中，作为电解液溶剂中的共溶剂，还可加 入氟代碳酸酯，例如将氟代碳酸乙烯酯(FEC)作为共溶 剂加入，能够在负极表面形成的电荷交换阻抗更小，还可 使SEI膜的离子电导率更高，从而减少负极在快速充电过 程中的极化，减少金属Li的析出，提升高充电倍率下的 循环性能，且氟代碳酸乙烯酯(FEC)是一种极性分子， 能够促进Li+的溶剂化，从而增加电解液中的载流子浓度， 提升电解液的电导率；
在本实施例中，碳酸亚乙烯酯(VC)能够降低锂化 石墨负极的不可逆容量，从而可以改善锂离子电池在长期 循环过程中的稳定性，尤其是在高温下的稳定性，同时还 能降低锂化石墨、LiNiO2、LiMn2O4等电极在常温下的界 面阻抗。
在本实施例中，所述添加剂采用含硼添加剂三(三甲 基硅烷)硼酸酯(TMSB)在正极材料表面膜上发生氧化 分解，其产物改善了表面膜的成分会提高正极表面LiF、 Li2O、Li2O2等无机物的溶解度，形成的CEI膜较薄，阻 抗较低，这层保护性膜具有良好的离子导电性，能抑制电 解液在随后的循环中发生氧化分解以及正极材料结构的 破坏，稳定电极/电解液界面，并最终提高循环稳定性。
在本实施例中，所述添加剂还可采用如腈类(如丁二 腈(SN)、聚丙烯腈(AND)等)，腈类的添加剂在正 极上具有良好的氧化稳定性，氰基又具有较强的配位能 力，与正极过渡金属络合，可以增强正极材料的结构稳定 性，另外，在正极表面形成的正极电解液界面(CEI膜)， 可以降低正极对电解液的反应活性，减少正极对电解液的 分解作用，从而提升电解液在高电压下的循环寿命，另外， 腈类还可以抑制氟代碳酸乙烯酯(FEC)在高温下的分解；
可见，在本实施例中为了解决电解液存在的问题，具 体提供了一种锂离子电池用倍率型电解液，通过优化溶剂 组成，搭配新型电解质盐和添加剂，提高电解液的离子电 导率，改善SEI膜的成分比例，使其有利于Li+的传导， 还可进一步稳定正极结构，抑制过渡金属离子的溶解，从 而改善锂离子电池的倍率性能和循环性能。
请参阅图1，本发明的第二实施例提供一种锂离子电 芯20，所述锂离子电芯20包括正极片21、负极片22、 隔膜23，其中，隔膜23设置于正极片21与负极片22之 间，以确保正极片21与负极片22不会因为直接接触而造 成短路，
所述正极片21的材质包括但不限于钴酸锂、磷酸铁 锂、镍钴锰三元材料、镍钴铝、磷酸钒锂、锰酸锂、镍酸 锂、钴镍锰酸锂或磷酸铁锂等中任一种或几种的组合。
所述负极片22的材质可包括但不受限于不锈钢、铜、 镍、铝、金、银、铬、铂、钛等材质中任一种或几种的组 合。在本实施例中，所述负极材料104可包括金属锂、石 墨、钛酸锂、硅负极合金等。作为一种变形，石墨可替换 为中间相炭微珠(MCMB，Mesocarbonmicrobcads)、羧甲 基淀粉(CMS，Carboxymethyl starch)等。
隔膜23所采用的材质包括但不限于单层聚丙烯、单 层聚乙烯、聚丙烯+陶瓷涂覆、聚乙烯+陶瓷涂覆、聚丙 烯+聚乙烯、聚丙烯+聚丙烯、聚丙烯+聚乙烯+聚丙烯， 因为该类型材料离子透过度大、绝缘，且不与电解液24 及电极发生反应。可以理解，所述隔膜23也可替换为固 态电解质膜，固态电解质膜的材料可包括但不受限于如 Li3N、硫化物、无定形硼酸盐(Li2O-B2O3–SiO2)、硅酸 盐(Li2O-V2O5-SiO2)、LiPON、Li3xLa2/3-xTiO3(LLTO)， LiNbO3、LiTaO、Li1+xMxTi2-x(PO4)3(LATP)、Li3OCl、 Li7La3Zr2O12(LLZO)中任一种等。
进一步地，如图2中所示，在另外的一些实施方式中，
所述锂离子电芯20还包括极耳25，所述极耳25分 别与正极片21、负极片22相连接，以在电芯20进行封 装时，极耳25可外露以使所述锂离子电芯20可实现正常 运行。
进一步地，极耳25又分为正极耳251与负极耳252， 其中，正极耳251的材质包括不限于铝，负极耳252所采 用的材料包括但不限于镍、铜镀镍。
请参阅图3，本发明的第三实施例提供一种锂离子电 池30，其包括多个锂离子电芯20组装而形成。为了可以 更好地对锂离子电芯20进行实时的监控，则可在所述锂 离子电池30内设置传感控制单元31。具体地，所述传感 控制单元31可设置在所述由所述锂离子电芯20之内或者 所述锂离子电芯20之间。对应的传感控制单元31可对所 述锂离子电池30的内部的运行状态进行实时的检测，以 对所述锂离子电池30的温度、压力、电流、电势、内阻 等进行探测，从而可便于对锂离子电池30内部的温度、 压力等信息进行实时检测，从而保证每个锂离子电池30 的安全稳定运行，以提高所述锂离子电池30的使用寿命 及安全性。
本发明的第四实施例提供一种电动车，所述电动车后 具有所述上述第三实施例中所述锂离子电池的电动车。所 述的电动车具有使用寿命长、安全性能高、充放电容量保持能力强等特点。
请参阅图4，本发明的第五实施例提供一种锂离子电 池电解液制备方法S50，其包括如下步骤：
步骤S1，制备电解液溶剂，电极液溶剂包括有机溶 剂、负极添加剂及正极添加剂；；其中，有机溶剂占电解 液溶剂的体积百分含量为80％-99％，正极添加剂占电解 液溶剂的体积百分含量为0.5％-5％，负极添加剂占电解液 溶剂的体积百分含量为0.5％-2％。
步骤S2，将复合锂盐溶解在步骤S1得到的电解液溶 剂中搅拌均匀，其锂离子的摩尔浓度为0.8-2.5mol/L，得 到所需锂离子电池电解液。
其中，在步骤S1中，所述有机溶剂包括环状碳酸酯 和链状碳酸酯，进一步地，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯 酯(EC)，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯和碳酸甲乙 酯中任一种或两种的组合。其中，当所述有机溶剂包括碳 酸乙烯酯、碳酸二甲酯及碳酸甲乙酯时，则对应碳酸乙烯 酯占电解液溶剂的体积百分含量的15％-20％，碳酸二甲 酯占电解液溶剂的体积百分含量的55％-60％，碳酸甲乙 酯占电解液体积溶剂的百分含量的15％-20％，更进一步 地，对应碳酸乙烯酯占电解液溶剂的体积百分含量还可为 15％，碳酸二甲酯占电解液溶剂的体积百分含量还可为 58％，碳酸甲乙酯占电解液体积溶剂的百分含量还可为18％。
具体地，所述电解液还包括共溶剂，所述共溶剂包括 氟代碳酸乙烯酯(FEC)，其占电解液溶剂的体积百分含 量的1％-12％，还可具体为5％、6％、8％、10％及12％。
具体地，所述负极添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)， 其占电解液体积百分含量的1％-2％，具体可为1％、1.5％、 2％。
所述正极添加剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯 (TMSB)，其占电解液体积百分含量的0.5％-5％，具体 可为1％-3％，具体还可为1％、1.5％、2％、2.5％及3％。
在本实施例另外的一些具体实施方式中，还可进一步 包括如下限定：
其中，复合锂盐包括锂盐以及锂盐添加剂，其中所述 锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF6)，其摩尔浓度为 0.913～1.279mol/L，其摩尔浓度具体可为0.913mol/L、 0.95mol/L、1mol/L、1.2mol/L或1.279mol/L等。
所述锂盐添加剂包括二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、 二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)及四 氟硼酸锂(LiBF4)的一种或几种的组合，所述锂盐添加 剂的摩尔浓度为0.043～0.243mol/L，其摩尔浓度浓度具体 还可为0.043mol/L、0.05mol/L、0.08mol/L、0.15mol/L、 0.22mol/L或0.243mol/L等。
在本实施例中有关电解液溶剂、复合锂盐的具体组 分、比例的限定可参考第一实施例中所述锂离子电池电解 液的具体限定，在此不再赘述。
进一步地，为了更好地说明本发明所提供的锂离子电 池电解液对应的效果，本发明还提供如下的具体实施例以 进行效果的说明，具体如下：
实验组1：在温度为25℃的条件下，将氟代碳酸乙烯 酯(FEC)、链状碳酸酯溶剂碳酸二甲酯(DMC)、碳酸 甲乙酯(EMC)和环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)， 碳酸亚乙烯酯(VC)，三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)， 按体积比FEC:DMC:EMC:EC:VC:TMSB＝10:55:15:15:2:3 混合均匀得到电解液溶剂。
将0.1214mol/L的二氟草酸硼酸锂(LiODFB)和 1.2786mol/L六氟磷酸锂(LiPF6)的导电锂盐溶解在上 述步骤得到的混合溶剂中，最终的摩尔浓度为1.4mol/L， 搅拌均匀，得到锂离子电池用倍率型电解液。
实验组2：其与实验组1的区别在于：将氟代碳酸乙 烯酯(FEC)、链状碳酸酯溶剂碳酸二甲酯(DMC)、碳 酸甲乙酯(EMC)和环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)， 碳酸亚乙烯酯(VC)，按体积比FEC:DMC:EMC:EC:VC＝10: 55:15:15:5混合均匀得到电解液溶剂。
实验组3：其与实验组1的区别在于：将氟代碳酸乙 烯酯(FEC)、链状碳酸酯溶剂碳酸二甲酯(DMC)、碳 酸甲乙酯(EMC)和环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)， 三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)，按体积比FEC:DMC: EMC:EC:TMSB＝10:55:15:15:5混合均匀得到电解液溶剂。
实验组4：其与实验组1的区别在于：将0.0607mol/ L的二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、0.0607mol/L二草酸硼 酸锂(LiBOB)和1.2786mol/L六氟磷酸锂(LiPF6)的导 电锂盐溶解在上述步骤得到的电解液溶剂中，其最终锂离 子的摩尔浓度为1.4mol/L，搅拌均匀，得到锂离子电池用 倍率型电解液。
对比组1：其与实验组1的区别在于：将氟代碳酸乙 烯酯(FEC)、链状碳酸酯溶剂碳酸二甲酯(DMC)、碳 酸甲乙酯(EMC)和环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)， 丁二腈(SN)，按体积比FEC:DMC:EMC:EC:SN＝10:55:1 5:15:5混合均匀得到电解液溶剂。
对比组2：将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳 酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙二酯(DEC)及添加剂碳酸亚 乙烯酯(VC)，按体积比EC:EMC:DEC:VC＝18:58:19:2 混合均匀得到电解液溶剂；进一步将锂盐LiPF6溶解在电 解液溶剂中，锂盐的摩尔浓度为1.4mol/L，搅拌均匀，得 到锂离子电池电解液。
对比组3：将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳 酸甲乙酯(EMC)及添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)，按体 积比EC:EMC:VC＝18:77:2混合均匀得到电解液溶剂；进 一步将锂盐LiPF6溶解在电解液溶剂中，锂盐的摩尔浓度 为1.4mol/L，搅拌均匀，得到锂离子电池电解液。
对比组4：将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳 酸乙二酯(DEC)及添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)，按体 积比EC:DEC:VC＝18:77:2混合均匀得到电解液溶剂；进 一步将锂盐LiPF6溶解在电解液溶剂中，锂盐的摩尔浓度 为1.4mol/L，搅拌均匀，得到锂离子电池电解液。
对比组5：将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳 酸乙二酯(DEC)、链状碳酸酯溶剂碳酸二甲酯(DMC)、 及添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)，按体积比EC:DEC:DMC: VC＝18:58:19:2混合均匀得到电解液溶剂；进一步将锂盐 LiPF6溶解在电解液溶剂中，锂盐的摩尔浓度为1.4mol/L， 搅拌均匀，得到锂离子电池电解液。
对比组6：将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳 酸甲乙酯(EMC)、链状碳酸酯溶剂碳酸二甲酯(DMC)、 碳酸乙二酯(DEC)、及添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)， 按体积比EC:EMC:DMC:DEC:VC＝18:39:19:19:2混合均匀 得到电解液溶剂；进一步将锂盐LiPF6溶解在电解液溶剂 中，锂盐的摩尔浓度为1.4mol/L，搅拌均匀，得到锂离子 电池电解液。
对比组7：将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳 酸甲乙酯(EMC)、链状碳酸酯溶剂碳酸二甲酯(DMC)、 碳酸乙二酯(DEC)、及添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)， 按体积比EC:EMC:DMC:DEC:VC＝18:19:39:19:2混合均匀 得到电解液溶剂；进一步将锂盐LiPF6溶解在电解液溶剂 中，锂盐的摩尔浓度为1.4mol/L，搅拌均匀，得到锂离子 电池电解液。
对比组8：将环状碳酸酯溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳 酸甲乙酯(EMC)、链状碳酸酯溶剂碳酸二甲酯(DMC)、 碳酸乙二酯(DEC)、及添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)， 按体积比EC:EMC:DMC:DEC:VC＝18:19:19:39:2混合均匀 得到电解液溶剂；进一步将锂盐LiPF6溶解在电解液溶剂 中，锂盐的摩尔浓度为1.4mol/L，搅拌均匀，得到锂离子 电池电解液。
基于上述实验组1-4及对比组1-8进行电解液倍率性 能测试。
具体地，以NCM811为正极，锂金属片为对电极，锂 离子电池电解液采用如上述实验组1-4及对比组1-8，以 Celgard2500膜为隔膜，制得纽扣电池。
以实验组1对应在电解液1C倍率、电解液2C倍率、 电解液3C倍率、电解液4C倍率、电解液5C倍率以及电 极液6C倍率下，获取其对应的不同循环次数下的克容量 发挥以及容量保持率。
对应的实验可如图5及图6中所示，在不同的倍率及 循环次数下，对应实验组1获得的电解液的锂离子电池在 6C倍率下的克容量发挥均保持在141.14mAh/g，而其对 应的容量发挥率也可保持在83.44％之上。当对应在电解 液1C倍率下，循环次数对其克容量发挥及容量发挥率基 本没有影响，其克容量发挥保持在178mAh/g左右，而容 量发挥率则保持在115％。
在上述实验组1-4中，该电解液锂盐采用复合锂盐， 碳酸酯为溶剂，氟代碳酸酯为共溶剂，碳酸亚乙烯酯和含 磷化合物为添加剂，二氟草酸硼酸锂(LiODFB)、二草 酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiPO2F2)、四氟硼 酸锂(LiBF4)为锂盐添加剂，氟代碳酸乙烯酯(FEC)能够在负极表面形成电荷交换阻抗更小，离子电导率更高 的SEI膜，减少负极在快速充电过程中的极化，提升高充 电倍率下的循环性能；二草酸硼酸锂(LiBOB)有良好的 热稳定性，高温性能较好；四氟硼酸锂(LiBF4)：高温 稳定性好，低温性能好，能增强电解液对电极的成膜能力； 二氟草酸硼酸锂(LiODFB)具有优异的成膜性能，良好 的高温存储和循环性能；VC能够改善长期循环稳定性， 尤其是在高温下的稳定性；TMSB在正极材料表面形成的CEI膜较薄，阻抗较低，具有良好的离子导电性，能稳定 电极/电解液界面，并最终提高锂离子电池的循环稳定性。
该电解液6C倍率下，比容量发挥141.14mAh/g，比 容量发挥率为83.44％，使用本发明电解液制备的电池具 有更低的界面阻抗、更稳定的正极结构、较好的常温循环 性能、常温倍率性能，低温性能和高温循环性能也得到了 明显的改善。
进一步地，为了说明实验组1-4及对比组1-8的差异， 还可进一步将实验组1-4、对比组1-8获得的软包锂离子 电池在温度为25±3℃下，以1.0C/1.0C的倍率充放电循 环35次，测试电池的容量保持率及其克容量发挥，对应 测试结果如下表：
项目 可容量发挥(mAh/g) 容量保持率
实验组1 175 115％
实验组2 160 90％
实验组3 163 93％
实验组4 168 100％
对比组1 143 80％
对比组2 120 75％
基于上述实验组1-4及对比组1-8对应实验结果的比 对分析，可知，在对应的实验组1-4中分别加入的不同的 锂盐添加剂和电解液添加剂，可对最终所获得的电解液的 性能造成较大的影响。
请参阅图7，在对应的对比组2-8中，其获得 的电解液的锂离子电池在6C倍率下的克容量发 挥明显低于实验组1-8，其中，以循环30次为例， 在对比组2-8中对应电解液的锂离子电池的克容 量发挥最高仅为58mAh/g，实验组1-8中所揭示 的有关电解液制备的相关限定相对于对比组2-8 具有更优的性能。
具体地，在实验组1-4所限定的具体试验组中，二氟 草酸硼酸锂(LiODFB)在碳酸酯和羧酸酯溶剂中具有优 良的离子导电率，高电位下可以钝化铝箔流体，具有良好 的高温存储和循环性能，并且可以提高锂离子电池安全性 能及抗过充能力。二氟草酸硼酸锂(LiODFB)具有优异 的成膜性能，研究表明二氟草酸硼酸锂(LiODFB)可以 同时在电池的阴极和阳极形成CEI膜和SEI膜，其中CE I膜主要由二氟草酸硼酸锂(LiODFB)氧化产物和碳酸乙 烯酯(EC)共同形成含硼碳酸酯类物质构成，CEI膜的形 成有效的减少了阴极对电解液的持续氧化分解，增强循环 稳定性。SEI膜主要由LiF和草酸硼酸锂类衍生物组成， 可以提高的Li+的传输和减少电解液的持续还原分解，从 而改善电池高电压的循环稳定性，同时可提高锂电池高温 性能。另外，二氟草酸硼酸锂(LiODFB)与六氟磷酸锂 (LiPF6)可形成稳定化合物四氟草酸磷酸锂(LiPF4C2O 4)，从而减小HF的生成；
双草酸硼酸锂(LiBOB)有较高的电导率，良好的热 稳定性，高温性能较好，在石墨负极上成膜性能好，溶解 度偏低，部分低介电常数的溶剂几乎不溶解；四氟硼酸锂(LiBF4)：高温稳定性好，对水分不敏感，氟化氢(HF) 含量低，低温性能好，能增强电解液对电极的成膜能力， 但单独使用不能在碳负极形成稳定SEI膜；氟代碳酸酯 (如氟代碳酸乙烯酯(FEC))能够在负极表面形成电荷 交换阻抗更小，离子电导率更高的SEI膜，从而减少负极 在快速充电过程中的极化，减少金属Li的析出，提升高 充电倍率下的循环性能，且FEC是一种极性分子，能够 促进Li+的溶剂化，从而增加电解液中的载流子浓度，提 升电解液的电导率；
含硼添加剂三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)在正 极材料表面膜上发生氧化分解，其产物改善了表面膜的成 分会提高正极表面LiF、Li2O、Li2O2等无机物的溶解度， 形成的CEI膜较薄，阻抗较低，这层保护性膜具有良好 的离子导电性，能抑制电解液在随后的循环中发生氧化分 解以及正极材料结构的破坏，稳定电极/电解液界面，并 最终提高循环稳定性；
碳酸亚乙烯酯(VC)能够降低锂化石墨负极的不可 逆容量，改善其在长期循环过程中的稳定性,尤其是在高 温下的稳定性。同时还能降低锂化石墨、LiNiO2、LiMn2 O4等电极在常温下的界面阻抗。碳酸亚乙烯酯(VC)能 够改善长期循环稳定性,尤其是在高温下的稳定性。
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，凡在本发明的原则之内所做的任何修改，等同 替换和改进等均应包含本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于：所述锂离子电池电解液包括电解液溶剂与复合锂盐，其中，所述电解液溶剂包括有机溶剂、负极添加剂及正极添加剂，有机溶剂占电解液溶剂的体积百分含量为80％-99％，正极添加剂占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-5％，负极添加剂占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-2％。
2.如权利要求1中所述锂离子电池电解液，其特征在于：所述负极添加剂包括碳酸亚乙烯酯；和/或所述正极添加剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯。
3.如权利要求2中所述锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中任一种或两种，以及其与碳酸乙烯酯的组合。
4.如权利要求3中所述锂离子电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂包括占电解液溶剂的体积百分含量15％-20％的碳酸乙烯酯、占电解液溶剂的体积百分含量55％-60％的碳酸二甲酯以及占电解液溶剂的体积百分含量15％-20％的碳酸甲乙酯。
5.如权利要求3中所述锂离子电池电解液，其特征在于：所述电解液溶剂中还包括占电解液溶剂的体积百分含量为0.5-15％的共溶剂，所述共溶剂包括氟代碳酸乙烯酯。
6.如权利要求1中所述锂离子电池电解液，其特征在于：所述复合锂盐包括锂盐及锂盐添加剂；所述锂盐的摩尔浓度为0.913～1.279mol/L；所述锂盐添加剂的摩尔浓度为0.043～0.243mol/L。
7.如权利要求1中所述锂离子电池电解液，其特征在于：所述锂盐添加剂包括二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂及四氟硼酸锂的一种或几种的组合；和/或所述锂盐包括六氟磷酸锂。
8.一种锂离子电池，其特征在于：包括至少一个锂离子电芯，所述锂离子电芯内容置有如权利要求1-7中任一项所述锂离子电池电解液。
9.一种电动车，其特征在于：其包括如权利要求8中所述锂离子电池。
10.一种锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于：其包括以下步骤：制备电解液溶剂，电解液溶剂包括有机溶剂、负极添加剂及正极添加剂；其中，有机溶剂占电解液溶剂的体积百分含量为80％-99％，正极添加剂占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-5％，负极添加剂占电解液溶剂的体积百分含量为0.5％-2％；及步骤S2，将复合锂盐溶解在步骤S1得到的电解液溶剂中搅拌均匀，其锂离子的摩尔浓度为0.8-2.5mol/L，得到所需锂离子电池电解液。
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