[发明专利]一种高压锂离子电池三元正极材料电解液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高压锂离子电池三元正极材料电解液及其制备方法，所述高压锂离子电池三元正极材料电解液包括锂盐混合物15‑20%、耐高压的有机溶剂71.2%‑79.7%、阻燃剂含量为3‑5%及辅助添加剂含量为2.3%‑3.8%；所述锂盐混合物包括六氟磷酸锂、磷酸类锂盐；所述耐高压的有机溶剂为环状碳酸脂、链状碳酸酯和腈类化合物，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯，所述辅助添加剂为三（五氟苯基）膦、氟锆酸锂；本发明通过添加辅助添加剂三（五氟苯基）膦和氟锆酸锂以及阻燃剂甲基膦酸二甲酯，含有该功能的电解液性能较稳定，制备的锂离子电池在3‑5V下的高压循环性能得到提高，使正极和电解液之间的热稳定性得到改善。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高压锂离子电池三元正极材料电解液及其制备方法。

背景技术

锂离子电池具有较高的能量密度、功率密度、较高的工作电压、较好的循环性能和较低的自放电率等优点，被誉为“绿色电源”，锂离子电池广泛应用于便携式电子工具如笔记本电脑、手机、电子表等；交通工具如电动自行车、电动汽车等；航空航天如卫星、航天飞行器等；国防系统如武器装备、单兵电源等等多个领域。现阶段环境问题日益严重，应用锂离子电池来改善环境现状，因此开发研制出更加绿色环保、性能更加优越的新型电极材料，来提高电池综合性能，具有重要的现实意义和广阔的发展前景。

目前广泛研究和应用三元正极材料的工作电压为4.6V，而为了适应市场的迫切需求，必须尽可能提高锂离子电池的能量密度，但是现有的以碳酸酯为溶剂，六氟磷酸锂为锂盐的电解液体系无法满足三元电池高压工作条件的需求，当电压高于4.3V就会被大量氧化分解，造成电极和电解液的界面阻抗值不断增长，抑制电池性能的发挥。

随着锂电池正极的工作电位不断提高，研制高电压专用的电解质的任务也变得紧迫和重要，目前主要是通过添加氧化能力强的功能性添加剂或者添加高压溶剂来提高电解液性能，在高电压条件下，添加剂先于有机溶剂失去电子，发生氧化反应，并在正极表面生成钝化膜而使电池体系稳定；然而在电池中，隔膜所应用的材料一般为聚烯烃类，因为聚烯烃类材料的价格较便宜且电化学性能也比较稳定，但是其耐热性能较差，电池在遭遇到碰撞时，电池会发生高温的现象，持续的高温会使隔膜发生热收缩现象从而发生热变形现象，如果隔膜收缩变形，电池的正负极便会直接接触到一起，从而发生短路现象，事态严重的话，会发生火灾，甚至爆炸的危险。

因此在添加高压溶剂来提高电解液的性能的同时，也需要添加阻燃剂，防止电池因持续高温造成电池内部结构损坏，影响其工作寿命。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种高压锂离子电池三元正极材料电解液，通过添加辅助添加剂三（五氟苯基）膦和氟锆酸锂以及阻燃剂甲基膦酸二甲酯，含有该功能的电解液性能较稳定，制备的锂离子电池在3-5V下的高压循环性能得到提高，使正极和电解液之间的热稳定性得到改善，具有较好的应用前景。

一种高压锂离子电池三元正极材料电解液，所述高压锂离子电池三元正极材料电解液由以下质量百分比的原料组成：锂盐混合物15-20%、耐高压的有机溶剂71.2%-79.7%、阻燃剂含量为3-5%及辅助添加剂含量为2.3%-3.8%；所述锂盐混合物包括六氟磷酸锂、磷酸类锂盐；所述耐高压的有机溶剂为环状碳酸脂、链状碳酸酯和腈类化合物，所述阻燃剂为甲基膦酸二甲酯，所述辅助添加剂为三（五氟苯基）膦、氟锆酸锂。

进一步，所述磷酸类锂盐为二氟磷酸锂，二氟双草酸磷酸锂、草酸磷酸锂中的一种或多种。

进一步，所述环状碳酸脂为碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯，腈类化合物为琥珀腈。

进一步，所述锂盐混合物中六氟磷酸锂与磷酸类锂盐的质量比为1-1.5:1。

进一步，所述耐高压的有机溶剂中环状碳酸脂与链状碳酸酯质量比为1-1.5:1，腈类化合物含量为2%-3%。