[发明专利]锂离子电池电解液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了锂离子电池电解液及其制备方法和应用，所述电解液包括：六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂；所述六氟磷酸锂的摩尔浓度为1.05～1.2mol/L；所述有机溶剂包括10～40重量份的碳酸乙烯酯、20～70重量份的碳酸甲乙酯和10～60重量份的碳酸二甲酯；所述添加剂包括0.5～1重量份的二氟磷酸锂和0.5～1.5重量份的碳酸亚乙烯酯。通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。

技术领域

本发明属锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用。

背景技术

自上世纪90年代日本SONY公司成功将锂离子电池实现商业化后，锂离子电池在电子产品领域中得到了广泛的应用。与其它传统蓄电池相比，锂离子电池具有比能量高、大电流放电能力强、循环寿命长、储能效率高等特点。锂离子电池也因此成为了新一代最具竞争力的电池，被誉为“绿色环保能源”，是解决当代环境污染问题和能源问题的首选技术。

随着智能数码产品的普及以及新能源汽车的应用愈加广泛，人们对快速充电的需求更加迫切，缩短充电时间可以提高用户体验，快速充电技术是将来电芯发展的重要方向。影响快速充电技术的发展的原因是多方面的。从电芯本身来看，电池设计、正负极材料、电解液是影响电池快充技术的关键，其中快速充电的电解液对快充技术的影响尤为明显。电池在快速充电的过程中，锂离子快速从正极脱出进入电解液，然后穿过隔膜、进入负极进行嵌锂，大量锂离子进行快速迁移需要电解液具有较高的动力学性能，在传质过程中具有更小的传质阻力，因此需要电解液满足较好的浸润性、更低的黏度，更低的锂离子传输阻力。

现有技术中，大多使用低沸点的有机溶剂来改善电解液的动力学性能，例如线状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，乙酸丙酯等有机溶剂具有较低的黏度，能为锂离子传输提供更适宜的通道，但这些溶剂的使用会造成电池高温性能受到挑战，同时羧酸酯类有机溶剂与电池负极石墨的兼容性较差，会对电池循环性能造成恶化。

因此，在当今追求高能量密度、高电压、负极高压实密度的需求下，开发合适的快充电解液是解决上述问题的关键，而且快速充电技术要求电解液具有较高的动力学性能，改善电池动力学和高温性能、循环性能是快充电解液的主要目标。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用，通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种锂离子电池电解液。根据本发明的实施例，所述锂离子电池电解液包括：六氟磷酸锂、有机溶剂和添加剂；

所述六氟磷酸锂的摩尔浓度为1.05～1.2mol/L；

所述有机溶剂包括10～40重量份的碳酸乙烯酯、20～70重量份的碳酸甲乙酯和10～60重量份的碳酸二甲酯；

所述添加剂包括0.5～1重量份的二氟磷酸锂和0.5～1.5重量份的碳酸亚乙烯酯。

根据本发明实施例的锂离子电池电解液，通过对上述有机溶剂进行合理的配比优化，可以显著提高电解液中锂离子的传导能力，降低传导的阻力，通过采用上述配比的添加剂可以显著提高锂离子电池的稳定性。具体的，在电解液中，碳酸亚乙烯酯可以先于碳酸乙烯酯在电池负极形成致密的固体电解质界面(SEI膜)，阻止溶剂共嵌，提升材料和极片的稳定性，在有效保护有机溶剂碳酸乙烯酯的同时提高电池的循环性能和使用寿命。二氟磷酸锂可以降低内阻并提高循环稳定性，同时可以和六氟磷酸锂共同提供锂源。碳酸亚乙烯酯可以提高电池在不同温度下的循环温度性。六氟磷酸锂在按照上述的溶剂体系中具有更高的溶解度，缔合度小，易解离，电导率高，同时热稳定性和电化学稳定性更高。通过将该电解液应用于锂离子快充型电池中，可显著提高锂离子快充电池的功率性能以及循环寿命和稳定性。