[发明专利]一种耐高温、高压锂离子电池电解液及其制备方法和应用

说明书

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种耐高温、高压锂离子电池电解液及其制备方法和应用。本发明电解液,包括电解质盐和有机溶剂，所述电解质盐为混合锂盐，所述混合锂盐HOMO能级高于有机溶剂，能在充电过程中在正极表面分解形成无机组分界面膜。本发明电解液通过使用混合锂盐，可以在正极形成含F、B和P的耐高压界面膜，能够抑制高电压下高镍三元正极活性材料从层状向惰性岩盐相的不可逆转变，从而提高锂离子电池在常温4.7V高截止电压下的循环稳定性，在4.7V高截止电压下循环180次容量保持率仍有92％，并且可以提高45℃高温、4.5V高截止电压下锂离子电池的循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种耐高温、高压锂离子电池电解液及其制备方法和应用。

背景技术

在众多正极材料当中，三元材料LiNi_xMn_yCo_zO₂(NMC)有着出色的理论比容量(270mAh/g)，高镍三元正极NMC811(x≈0.8)更是具有出众的可逆容量，优异的倍率性能及令人满意的电导率(约2.8×10^-5S/cm)及锂离子迁移率(约10^-8-10^-9cm²/s)，从而成为当前商用电动汽车的首选正极材料之一。然而，镍含量的提高、充电截止电压的提高、以及温度的提高都使得高镍三元正极-电解液界面更易遭受电化学氧化，在电池内部释放氧气造成容量衰减，并使颗粒间出现裂痕。同时，Li/Ni阳离子混排情况在高镍正极材料界面处尤为严重，这也是造成电池容量衰减的一大根源。因此，设计能在高温、高压下稳定高镍正极电解液界面是非常重要的一步。

CN 110994030 A公开了一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯和选自丙烷磺酸吡啶盐、多巴胺、二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂中的一种或两种以上。利用丙烷磺酸吡啶盐、多巴胺、二氟草酸硼酸锂和二氟磷酸锂协同作用替代传统的丙磺酸内酯，在改善电池高温存储和高温循环性能的同时，大幅度提高了低温放电容量，且不生成有害物质；同时采用乙酸乙酯提高电解液在低温条件下对电极材料及隔膜的浸润性。然而，该技术方案主要是解决硅碳负极界面以及较低电压下高温的问题，并没有涉及高压下正极高镍三元材料的界面、以及高压下电池高温性能衰减更为严重等问题。

CN111934009A公开了一种耐高压快充锂离子电池电解液及其制备方法和应用，电解液,包括电解质盐、有机溶剂、第一添加剂、第二添加剂，所述第一添加剂为功能锂盐，所述功能锂盐含有氟和/或硼，所述第二添加剂为至少含有一个取代基的苯酚衍生物，所述取代基位于酚羟基的邻位或者对位上，所述第二添加剂的HOMO能级高于电解质盐和有机溶剂。该技术方案使用了有机单体氧化聚合成可导锂离子的聚合物，与所述第一添加剂协同作用，同时提高锂离子电池在4.5V截止电压下的循环性能以及倍率性能，但锂离子电池在高温下的的循环稳定性仍存在改进空间。

综上所述，现有技术仍缺少一种能够解决高镍三元正极材料正极电解液界面相的耐高温、高压锂离子电池电解液。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种混合锂盐作为电解质盐的电解液，混合锂盐可优先少量分解形成正极-电解液界面膜，可解决4.7V高截止电压下电解液分解严重的问题，还能解决4.5V高截止电压、45℃高温下正极电解液界面处副反应更加严重的问题，从而提高锂离子电池在高电压/高温条件下的循环性能。本发明的详细技术方案如下所述。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种锂离子电池电解液,包括电解质盐、有机溶剂，所述电解质盐为混合锂盐，所述混合锂盐HOMO能级高于有机溶剂，能在充电过程中在正极表面分解形成无机组分界面膜。

作为优选，所述混合锂盐包括二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)和六氟磷酸锂(LiPF₆)。