[发明专利]一种电解液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电解液及其制备方法和应用。一种电解液，制备原料包括：溶剂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯和己二腈；锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂；所述电解液中，所述锂盐的摩尔浓度为0.6～1.1M；添加剂，所述添加剂包括硫酸亚乙酯和磷酸三丁酯。本发明的电解液，通过调整电解液中溶剂、锂盐和添加剂的种类，能够提升包含所得电解液的二次电池的安全性能、循环性能、倍率性能和高低温性能。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种电解液及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的进步，与二次电池相关的技术也发展迅猛。其中，为解决动力电池“里程焦虑”的问题，如何提升能量密度成为越来越多研究者的主要课题之一。电解液是二次电池的关键组成部分，承担着为电极活性材料创造反应场所以及在正负极之间传输离子的重要作用。因此，近年来电解液也成为了研究热点。

传统商业电解液常以LiPF₆为锂盐(提供活性离子)，以碳酸酯类物质，比如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)或者碳酸甲乙酯(EMC)等作溶剂。虽然传统商业电解液具有适用范围广、性能较为稳定等优点，但是上述碳酸酯类溶剂是有机溶液，具有易泄露、易燃、易爆的风险；又因为常规电解液在高压条件下会发生副反应，也就是电压窗口较窄，而一定程度上，电压窗口较窄是“里程焦虑”的根本原因之一；此外，由于溶剂在不同温度下具有不同的粘度，而粘度会影响电解液对活性离子的传输效率，因此低温下较高粘度限制了二次电池的使用温度；最后就是，从正极活性材料中溶出的金属离子，可能会在负极表面沉积，这一方面降低了二次电池的循环性能，另一方面还可能与锂枝晶一起造成二次电池的短路，最终带来二次电池的安全隐患。

为了解决上述问题，研究者通常在商用电解液中添加一定量的添加剂，这种方法简单、有效；但是通常上，每种添加剂仅发挥一种作用，多功能添加剂的种类较为局限；而多种添加剂组合使用时，多会损失二次电池某一方面的性能。

因此，提供一种性能全面、均衡的电解液，并使其同时满足电池的高低温性能、高压性能以及安全性能，至关重要。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电解液，通过调整电解液中溶剂、锂盐和添加剂的种类及含量比例关系，能够显著提升使用该电解液制备得到的二次电池的安全性能、循环性能、倍率性能和高低温性能。

本发明还提出一种具有上述电解液的二次电池。

本发明还提出一种上述二次电池的应用。

根据本发明的一个方面，提出了一种电解液，制备原料包括：

溶剂，所述溶剂包括碳酸乙烯酯(EC，CAS：96-49-1)和己二腈(ADN，CAS：111-69-3)；

锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF₆，CAS：21324-40-3)和二氟草酸硼酸锂(LiODFB，CAS：409071-16-5)；所述电解液中，所述锂盐的摩尔浓度为0.6～1.1M；

添加剂，所述添加剂包括硫酸亚乙酯(DTD)和磷酸三丁酯(TBP，CAS：126-73-8)。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

(1)添加剂TBP具有良好的阻燃效果，同时具有优异的络合效果，即可以络合正极溶出的金属离子(镍、钴和锰等)，避免金属离子在负极表面还原沉积，进一步的可避免还原沉积后的金属离子影响负极性能；