CN117954687A - 一种高倍率电解液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高倍率电解液及其制备方法和应用,电解液的制备原料包括溶剂、锂盐和添加剂,溶剂包括碳酸酯类溶剂,碳酸酯类溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯组成所述锂盐包括六氟磷酸锂,添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和苯甲酸二甘醇酯。本发明提供的高倍率电解液既保证了混合多元溶剂的搭配更为合理和电导率更高,又能在负极材料表面形成良好的SEI膜,更适合大倍率放电。
Description
技术领域
本发明涉及电池材料技术领域,尤其是涉及一种高倍率电解液及其制备方法和应用。
背景技术
近年来,随着锂离子电池应用领域的拓宽和市场份额的不断增长,电力驱动行业也受到了越来越多的关注,而动力系统作为电力驱动的“心脏”,也将面临更高的挑战。锂离子电池作为一种新型的二次电池,由于其高能量密度,工作电压高、无记忆效应,非常适合作为电子产品动力系统,开发大功率快速放电的锂离子电池,也已成为电力驱动行业发展的必然趋势。
电解液是是锂离子二次电池的重要组成部分,承担着正负极电荷传输的功能,它对电池的容量、倍率性能、循环效率、工作温度、范围和安全性能起着至关重要的作用。锂离子电池的正负极活性物质是颗粒状,因此锂离子电池的电极内部也存在着众多微小的弯曲通道,在充放电的过程中,锂离子从一侧电极脱出,扩散到另一侧电极附近,从这些曲折的通道扩散到电极的内部,然后与活性物质颗粒反应,嵌入到活性物质颗粒内部。这一特点就导致了充放电的过程中由于锂离子扩散速度的限制产生浓差极化,导致嵌锂过程在整个电极内部分布并不均匀,特别是对于正极。由于正极材料的导电性较差,更容易使得部分接触较差的颗粒发生嵌锂不均匀的现象。这会造成正极颗粒局部的SOC不同,因此会在颗粒内部产生较大的应力,从而导致颗粒破碎,部分活性物质失去与导电网络的连接,过渡金属元素溶解和电解液氧化等问题,使得电池的容量发生不可逆的衰减。锂离子电池大倍率充电时,负极将出现金属锂析出与沉积,并进一步消耗大量电解液,同时使SEI膜厚度进一步增加,导致表面膜的阻抗增加。锂离子电池在大倍率放电时,电池极化急剧增加,放电平台降低,放电容量减小,甚至会出现安全问题。目前市面上部分动力电池追求高的能量密度,其中比较具有代表性的正极材料是高镍材料。高镍材料在大倍率充放电过程中会释放大量的热,高温下高镍比较强的氧化性导致其较强的反应活性,若CEI结构不够致密或者因不稳定被破坏而无法完全隔绝电解液与电极直接接触,就会引发多种界面非均相化学反应,导致产气和副产物生成,阻塞锂离子扩散路径,恶化倍率性能。现有广泛使用的成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)形成的SEI膜电荷交换阻抗大,导致在快速充放电的过程中产生的极化显著增加,容易在负极出现析锂现象,严重影响电池的倍率性能。双草酸硼酸锂(LiBOB)的热稳定性好,具有良好的电化学稳定性,能在石墨上形成稳定而致密的固体电解质相界面(SEI)膜,提高电池的循环性能,但在部分低介电常数的溶剂(特别是线性碳酸酯类)中几乎不溶解,且形成的SEI膜电阻很大,低温性能不好,应用受到限制。
因此,提供一种有效改善电池大倍率放电性能的电解液是当务之急。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提一种高倍率电解液,能够提升高镍三元锂离子电池的循环容量保持率及在高温条件下的储存性能。
本发明的第二方面,提供了一种电解液的制备方法。
本发明的第三方面,提供一种锂离子电池。
根据本发明的第一方面,提出一种高倍率电解液,所述电解液的制备原料包括溶剂、锂盐和添加剂,
所述溶剂包括碳酸酯类溶剂,所述碳酸酯类溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯组成,
所述锂盐包括六氟磷酸锂,
所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和苯甲酸二甘醇酯。
根据本发明第一方面的实施例,至少具有以下有益效果:
本发明采用碳酸乙烯酯(EC)基混合多元溶剂体系,通过优化溶剂配比,不仅保证电解液拥有较高的锂离子电导率,而且大幅度降低电解液粘度,适合电池大倍率放电。在第一个循环中,当带负电的负极吸引溶解的锂离子到其表面时,溶剂化鞘中的溶剂分子最初经历还原分解,从而成为新生的SEI的前体,EC恰好是优先溶解锂离子的溶剂,正是这种溶解界面的相关性使EC成为首选的SEI贡献者。然而,由于EC的高熔点,高粘度以及与锂离子的强配位性,电解液中普遍存在的EC也导致锂离子电池的低温性能不佳和充电速度缓慢。因此结合线性碳酸酯:碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC),有效规避了这个问题。
本发明在采用成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC),探索出了几种添加剂的混合掺杂比例,使负极表面形成致密的SEI膜。FEC和VC均具有负极成膜能力,并且FEC略早于VC。FEC作为主要的成膜添加剂,其脱氧后在负极生成丰富的无机SEI膜LiF组分,同时形成可溶性的EC和乙氧基乙烯酯,进一步反应生成可溶性和不可溶性的支化环氧乙烷基聚合物,保障了电池的长期循环稳定性。VC含有C=C,其还原产物会发生聚合生成聚烷氧基碳酸锂化合物,这种高分子网状物有韧性,在电极表面稳定性好,对电池性能的改善效果更加明显。
采用苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)为添加剂,苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)可在负极发生还原反应,改反应阻力较小,因此苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)比EC更易形成Li2CO3钝化层,可提高电池的循环性能,且在高温下的作用更明显,苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)形成的SEI膜较厚且稳定,在常温及高温下不易分解,抑制了发生在石墨负极表面的电解液的还原,避免了负极的结构及性能收到破坏,降低了循环过程中的不可逆容量损失。
根据本发明的一些实施方式,所述溶剂还包括乙酸乙酯(EA)和丙酸乙酯(EP)中的这的至少一种。
根据本发明的一些实施方式,按重量百分数计,所述乙酸乙酯为0~15wt.%,所述丙酸乙酯为0~30wt.%。
溶剂选择乙酸乙酯(EA),丙酸乙酯(EP),羧酸酯极性较强,可提供更高的电导率,同时粘度和凝点更低,可广泛应用于高倍率领域。
根据本发明的一些实施方式,所述添加剂占电解液的质量百分比为2~4%。
根据本发明的一些实施方式,所述碳酸酯类溶剂中各组分占电解液总质量的百分比为:碳酸乙烯酯15~30%、碳酸甲乙酯5~20%、碳酸二甲酯55~65%。
根据本发明的一些实施方式,所述六氟磷酸锂的物质的量浓度为1.12moL/L。
根据本发明的一些实施方式,所述碳酸酯类溶剂中各组分占电解液溶剂总质量的百分比为:碳酸乙烯酯18~22%、碳酸甲乙酯8~12%、碳酸二甲酯48~52%。
根据本发明的一些实施方式,所述添加剂还包括硫酸乙烯酯(DTD),三(三甲基硅基)磷酸酯(TMSP)和甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)中的至少一种。
添加剂可选择硫酸乙烯酯,三(三甲基硅基)磷酸酯(TMSP),甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)。其中DTD作为电解液添加剂参与了负极表面SEI膜的形成,降低了电池阻抗,改善电池的低温性能,另一方面,DTD形成的SEI膜具有良好的热稳定性,能显著提升电池的高温循环性能和高温存储性能。DTD在电解液中的还原产物为Li2SO3或ROSO2Li等亚硫酸盐类化合物,而亚硫酸盐类化合物具有热稳定性好的特点。TMSP具有相对EC更高的HOMO和更低的LUMO,使其具有正负极成膜的能力,且它的成膜较薄有利于锂离子的传输。MMDS能防止高温下溶出的Mn吸附在负极表面,抑制了阻抗上升,有效提高了循环周期特性,可以大大增加其循环寿命,可能是因为磺酸酯在分解后可以在SEI中的到磺酸盐类的结构导致锂离子能力好,它用于三元材料锂电池能降低电池的阻抗,MMDS高压下可在正极分解成膜,降低LIF含量,提高界面性能,同时抑制LIPF6级电解液在正极表面的分解。
根据本发明的一些实施方式,所述锂盐还包括双氟磺酰亚胺锂,二氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
锂盐可选择双氟磺酰亚胺锂(LiFSI,二氟磷酸锂(LiPO2F2),二氟草酸硼酸锂(LiODFB)。含LiODFB电解液的电池,负极阻抗明显较小,原因使LiODFB中的氟原子优化了石墨上的SEI膜表面结构,缩短了形成聚合物的链长,形成了更有利于锂离子嵌脱的SEI膜。LiFSI具有比LiPF6更好的热稳定性、导离子能力以及更高的锂离子迁移数,它能够提高电解液的电导率和锂离子迁移数,也有助于降低电极表面膜阻抗,形成稳定的、导离子性较好的钝化膜。LiPO2F2在电极界面形成膜而改进高低温循环性能,降低电池自放电,提高高温循环,与DTD、VC、FEC等搭配成膜较好。
根据本发明的一些实施方式,所述硫酸乙烯酯的质量百分比为0~1%,所述三(三甲基硅基)磷酸酯的质量百分比为0~1%,所述甲烷二磺酸亚甲酯的质量百分比为0~1%。
根据本发明的一些实施方式,所述锂盐还包括双氟磺酰亚胺锂,二氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
根据本发明的一些优选地实施方式,所述碳酸酯类溶剂中各组分占电解液溶剂总质量的百分比为:碳酸乙烯酯18~22%、碳酸甲乙酯8~12%、碳酸二甲酯48~52%、乙酸乙酯8~10%、丙酸乙酯8~12%、LiFSI=0.1%、LiPO2F20.1~0.5%、LiODFB 0.1~0.5%、碳酸亚乙烯酯1~1.5%、氟代碳酸乙烯酯1~1.5%、苯甲酸二甘醇酯0.5~1%、硫酸乙烯酯0~0.5%、三(三甲基硅基)磷酸酯0~0.5%、甲烷二磺酸亚甲酯0~0.5%。
上述优选的实施例中,碳酸酯类溶剂(碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯)提供了锂离子的传导通道和溶解性。通过优化的比例确保了良好的电导率和粘度,同时维持了适当的离子溶解度。锂盐(LiFSI、LiPO2F2、LiODFB)比例可能有助于调整电解液中锂盐的浓度,以维持合适的离子传导性。碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯可能有助于形成致密的固体电解质界面(SEI)膜,提高电池的稳定性。苯甲酸二甘醇酯可能形成Li2CO3钝化层,改善循环性能。硫酸乙烯酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯等可能通过各种化学反应路径影响SEI膜的形成和稳定性。上述组分的相互作用有助于维持电解液的良好电导率和低粘度,同时有助于在负极材料表面形成稳定的SEI膜。SEI膜的形成是关键,它可以抑制不可逆容量损失、提高电池的循环稳定性,并减少电池内部电阻。这种精心设计的电解液有望在高倍率放电和长期循环等要求严格的应用中表现出卓越的性能。
根据本发明的一些优选地实施方式,所述碳酸酯类溶剂中各组分占电解液溶剂总质量的百分比为:碳酸乙烯酯22~25%、碳酸甲乙酯8~12%、碳酸二甲酯60~65%、LiFSI=0.1%、碳酸亚乙烯酯1~1.5%、氟代碳酸乙烯酯1~1.5%、苯甲酸二甘醇酯0.5~1%。
上述实施例的组分下,碳酸酯类溶剂提供了锂离子的传导通道和溶解性。较高比例的碳酸二甲酯可能有助于提供更多的锂离子,但也可能增加电解液的粘度。锂盐提供锂离子的源并在电池中起着导电作用。在低浓度下,LiFSI可能有助于维持电解液的电导率。添加剂(碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、苯甲酸二甘醇酯):碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯可能有助于形成致密的固体电解质界面(SEI)膜,提高电池的稳定性。苯甲酸二甘醇酯可能形成Li2CO3钝化层,改善循环性能。上述组分的相互作用下,电解液电导率:碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯等提供电解液中的锂离子传导通道,而碳酸二甲酯可能增加电导率。添加的碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯也可能提高电导率。SEI膜形成:苯甲酸二甘醇酯可能有助于形成Li2CO3等钝化层,进一步改善电池的循环性能。粘度和流动性:碳酸二甲酯可能导致较高的电解液粘度,但碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯可能部分抵消这种影响,帮助提高电解液的流动性。
根据本发明的第二方面,提出了一种电解液的制备方法,包括:将所述电解液的制备原料混合。
根据本发明的第三方面,提出了一种锂离子电池,所述锂离子电池的制备原料包括所述的电解液。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
具体实施方式
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例2
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、LiFSI=0.1%、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例3
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、LiODFB=0.5%、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例4
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、LiPO2F2=0.5%、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例5
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=60%、EC=20%、EA=10%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例6
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=60%、EC=20%、EP=10%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例7
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%、DTD=0.5%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例8
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%、TMSP=0.5%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例9
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%、MMDS=0.5%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
实施例10
一种高倍率型锂离子电池电解液,包括以下原料:EMC=10%、DMC=50%、EC=20%、EA=10%、EP=10%、LiPF6=1.12mol/L、LiFSI=0.1%、LiPO2F2=0.5%、LiODFB=0.5%、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%、DTD=0.5%、TMSP=0.5%、MMDS=0.5%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
对比例1
EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
对比例2
EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
对比例3
EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
对比例4
EMC=10%、DMC=65%、EC=25%、LiPF6=1mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
对比例5
PC=50%、DEC=50%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
对比例6
DMC=65%、EC=35%、LiPF6=1.12mol/L、VC=1.5%、FEC=1.5%、苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)=1%。按照上述配方,将这些原料在手套箱里进行配置并搅拌。
将制备好的电解液注入钴酸锂/石墨软包电池中,软包电池的设计容量为16Ah,注液系数为3.5g/Ah,注液完成后进行封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工序,得到高倍率锂离子电池。
测试例
(一)电池循环性能测试
本发明所述的电解液用于锂离子电池体系中,锂离子电池正极活性材料使用LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2,负极使用SiOx,以所述电解液作为电解液制备软包三元锂电池。将此款锂电池化成分容后进行高温(45℃)性能测试。
倍率放电测试条件:25℃,1C充电截至电流0.02C,25C放电,充电截至电压4.2V放电截至电压2.75V;
放电效率计算方式:25℃,1C充电至4.2V截至电流0.02C充电容量A,25℃,25C放电至2.75V放电容量B,放电效率=B/A;
循环周数:25℃,1C充电截至电流0.02C,25C放电,充电截至电压4.2V放电截至电压2.75V,充放电间搁置1小时,循环;
45℃循环周数:45℃,1C充电截至电流0.02C,25C放电,充电截至电压4.2V放电截至电压2.75V,充放电间搁置1小时,循环。
结果如表1所示。
表1实施例1~10和对比例1~6的锂离子电池性能测试。
实施例采用EC(碳酸乙烯酯)基混合多元溶剂体系,使其具有更高的离子电导率,本发明采用苯甲酸二甘醇酯(CAS:20587-61-5)为添加剂,避免了负极的结构及性能收到破坏,降低了循环过程中的不可逆容量损失,使用VC、FEC等功能型添加剂,使负极表面形成SEI膜,因此电池高倍率性能更好。其中实施例10中EMC、DMC、EC等溶剂可以提供良好的离子传导性和溶解性,优化的溶剂配比确保了较高的电解液电导率,同时降低了电解液的粘度,适合高倍率放电,减少内部电阻,锂盐(LiPF6、LiFSI、LiPO2F2、LiODFB)锂盐提供锂离子的导电性,但同时也参与SEI膜的形成,LiFSI、LiPO2F2、LiODFB中的氟原子可以优化SEI膜,减少链长,有利于锂离子的嵌入和脱嵌,添加剂(VC、FEC、苯甲酸二甘醇酯、DTD、TMSP、MMDS)中VC和FEC具有成膜能力,可以形成致密的SEI膜,提高电池的长期循环稳定性,苯甲酸二甘醇酯能够形成Li2CO3钝化层,进一步改善电池的循环性能。DTD、TMSP、MMDS等添加剂可能有助于调节SEI膜的形成和稳定性。上述组分组成得到的实施例10的组分的协同作用有助于在电解液中维持高离子传导性,减少电解液粘度,提供锂离子的可用性,同时在负极表面形成稳定的SEI膜。这些特性使得电池能够在大倍率放电时表现出更好的性能,减少内部电阻和不可逆容量损失,从而提高电池的可靠性和寿命。这种电解液的设计在锂离子电池中具有广泛应用前景,尤其是在需要高性能和高倍率放电的应用中。
上面对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外,在不冲突的情况下,本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (10)
1.一种高倍率电解液,其特征在于,所述电解液的制备原料包括溶剂、锂盐和添加剂,
所述溶剂包括碳酸酯类溶剂,所述碳酸酯类溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯组成,
所述锂盐包括六氟磷酸锂,
所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和苯甲酸二甘醇酯。
2.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,所述添加剂占电解液的质量百分比为2~4%。
3.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,所述碳酸酯类溶剂中各组分占电解液总质量的百分比为:碳酸乙烯酯15~30%、碳酸甲乙酯5~20%、碳酸二甲酯50~65%。
4.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,所述六氟磷酸锂的物质的量浓度为1.12moL/L。
5.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,所述碳酸酯类溶剂中各组分占电解液溶剂质量的百分比为:碳酸乙烯酯18~22%、碳酸甲乙酯8~12%、碳酸二甲酯48~52%。
6.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,所述添加剂还包括硫酸乙烯酯,三(三甲基硅基)磷酸酯和甲烷二磺酸亚甲酯中的至少一种。
7.根据权利要求6所述电解液,其特征在于,所述硫酸乙烯酯的质量百分比为0~1%,所述三(三甲基硅基)磷酸酯的质量百分比为0~1%,所述甲烷二磺酸亚甲酯的质量百分比为0~1%。
8.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,所述锂盐还包括双氟磺酰亚胺锂,二氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
9.一种如权利要求1~8任一项所述的电解液的制备方法,其特征在于,包括:将所述电解液的制备原料混合。
10.一种锂离子电池,其特征在于,所述锂离子电池的制备原料包括如权利要求1~8任一项所述的电解液。
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