[发明专利]一种循环稳定的高镍三元锂电池电解液

说明书

本发明属于三元电池电解液制备的技术领域，具体涉及一种循环稳定的高镍三元锂电池电解液。本发明高镍三元锂电池电解液，其添加剂为二甲基氨基苯甲醚、4'‑氨基苯并‑15‑冠5‑醚和山梨醇聚氧乙烯醚六硬脂酸酯的混合物，山梨醇聚氧乙烯醚六硬脂酸酯可以改善电池负极孔隙因充放电产生的破裂和降解产物等堵塞而引起的电解液浸润不良现象，从而提高电池的循环性能；二甲基氨基苯甲醚的OCH₃与溶剂分解产物反应生成 LiOCH₃,形成高效稳定的 SEI膜；4'‑氨基苯并‑15‑冠5‑醚能与锂离子形成包裹式螯合物，能提高锂盐的溶解度,实现阴阳离子对的有效分离及锂离子与溶剂分子的分离；三者共同作用，提高了电解液的循环性能。

技术领域

本发明属于三元电池电解液制备的技术领域，具体涉及一种高镍三元锂电池电解液。

背景技术

三元材料（镍钴锰酸锂）提高镍的含量能大大提升材料的比容量，因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。

循环性能对锂离子电池的性能尤为重要；更长的循环寿命意味着更少的资源消耗。因而，影响锂离子电池循环性能的因素，大致分为：1、材料种类，材料的选择是影响锂离子电池性能的第一要素。材料的循环性能较差，一方面可能是在循环过程中晶体结构变化过快从而无法继续完成嵌锂脱锂，一方面可能是由于活性物质与对应电解液无法生成致密均匀的SEI膜造成活性物质与电解液过早发生副反应而使电解液过快消耗进而影响循环。2、正负极压实：正负极压实过高，虽然可以提高电芯的能量密度，但是也会一定程度上降低材料的循环性能。从理论来分析，压实越大，相当于对材料的结构破坏越大，而材料的结构是保证锂离子电池可以循环使用的基础；此外，正负极压实较高的电芯难以保证较高的保液量，而保液量是电芯完成正常循环或更多次的循环的基础。3、水分：过多的水分会与正负极活性物质发生副反应、破坏其结构进而影响循环，同时水分过多也不利于SEI膜的形成。4、涂布膜密度：更薄的膜密度可以增加电芯的倍率性能、极片及裸电芯的烘烤除水也会容易些，当然太薄的膜密度涂布时的误差可能更难控制，活性物质中的大颗粒也可能会对涂布、滚压造成负面影响，更多的层数意味着更多的箔材和隔膜，进而意味着更高的成本和更低的能量密度。5、负极过量：负极过量的原因除了需要考虑首次不可逆容量的影响和涂布膜密度偏差之外，对循环性能的影响也是一个考量。对于钴酸锂加石墨体系而言，负极石墨成为循环过程中的“短板”一方较为常见。若负极过量不充足，电芯可能在循环前并不析锂，但是循环几百次后正极结构变化甚微但是负极结构被破坏严重而无法完全接收正极提供的锂离子从而析锂，造成容量过早下降。6、电解液量：电解液量不足对循环产生影响主要有三个原因，一是注液量不足，二是虽然注液量充足但是老化时间不够或者正负极由于压实过高等原因造成的浸液不充分，三是随着循环电芯内部电解液被消耗完毕。对第三点，正负极特别是负极与电解液的匹配性的微观表现为致密且稳定的SEI的形成，既为循环过程中电解液的消耗速度。不完整的SEI膜一方面无法有效阻止负极与电解液发生副反应从而消耗电解液，一方面在SEI膜有缺陷的部位会随着循环的进行而重新生成SEI膜从而消耗可逆锂源和电解液。7、测试的客观条件：测试过程中的充放电倍率、截止电压、充电截止电流、测试中的过充过放、测试房温度、测试过程中的突然中断、测试点与电芯的接触内阻等外界因素，都会或多或少影响循环性能测试结果。

如同木桶原则一样，诸多的影响电芯循环性能的因素当中，最终的决定性因素，是诸多因素中的最短板。同时，这些影响因素之间，也都有着交互影响。在同样的材料和制成能力下，越高的循环，往往意味着越低的能量密度，找到刚好满足客户需求的结合点，尽量保证电芯制成的一致性，才是最重要的任务所在。

中国发明专利申请号201610193138.7公开了电解液以及包含该电解液的高镍正极锂离子电池，该电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括环状硫酸酯化合物和异氰脲酸酯化合物。与现有技术相比，使用该电解液的锂离子电池具有优良的常温循环性能、高温循环性能及高温存储寿命，并且可以显著减少高温存储过程中的产气量。