[发明专利]高镍锂离子电池用电解液及其制备方法和高镍锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高镍锂离子电池用电解液及其制备方法和高镍锂离子电池，包括非水性的有机溶剂、高浓度锂盐和电解液添加剂，电解液添加剂包含不饱和碳酸酯、锂盐和2‑甲基马来酸酐，不饱和碳酸酯、锂盐和2‑甲基马来酸酐的含量为0.5wt％～10wt％。本发明电解液能有效改善高镍锂离子电池的高温稳定性能，并且电池溶剂的热失控热量降低。

技术领域

本发明属于储能用锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种高镍锂离子电池用电解液及其制备方法和高镍锂离子电池。

背景技术

目前最有前景的高镍锂离子电池为811电池，但锂离子电池高镍少钴的特性也有一定的缺点，高镍带来高能量密度的同时，也给电池的安全性带来了新挑战，电池出现安全事故的隐患比低镍电池更高；而钴含量降低，则使电池的充电循环次数下降，电池的使用寿命相对更低一些。因此，“811”电池需在稳定性和耐久性方面进行优化。此外，当锂离子电池在高温环境下(60℃)使用时会加剧电极界面副反应，根据能斯特方程，在温度升高时正极的能级会向负的方向偏移，而电解液的HOMO和LUMO能量也同样会发生偏移，当电解液的HOMO能量高于正极能级时，电解液溶剂就会失去电子，在正极表面发生氧化反应，而这些分解产物可能会进一步与正极或负极反应，从而引起电池产气和电性能衰降等问题，进而引发安全问题。

为了解决高温环境下(60℃)高镍电池(811电池)不稳定的问题，本发明提供了一种耐高温的高镍锂离子电池用电解液。该电解液由非水性的有机溶剂、高浓度锂盐和电解液添加剂按一定配比混合而成，其中电解液添加剂包含不饱和碳酸酯、一种新型锂盐和2甲基-马来酸酐(CA)，这3种添加机含量在0.5wt％～10wt％。该电解液能有效改善高镍锂离子电池的高温稳定性能，并且电池溶剂的热失控热量降低。

现有一种耐高温、高压锂离子电池电解液及其制备方法和应用，该电解液由混合锂盐包括二氟草酸硼酸锂、二氟磷酸锂和六氟磷酸锂，有机溶剂为线型碳酸酯溶剂和环状碳酸酯溶剂中的一种或两种混合而成其中线型碳酸酯为碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种，环状碳酸酯为碳酸乙烯酯。该电解液可在4.7V高压下循环180次，并且提高45℃高温循环稳定性。该技术方案不足之处是高压循环性能较低仍有改善空间，此外该技术方案所用二氟草酸硼酸锂和二氟磷酸锂价格较高增加了电解液成本不利于大规模产业化推广使用。还有一种耐高温高倍率锂离子电池电解液及包含其的电池，该电解液锂盐为六氟磷酸锂或四氟硼酸锂，有机溶剂为碳酸二乙醋、碳酸乙烯醋、碳酸丙烯醋和添加剂亚硫酸丙醋与三氟甲磺酸醋混合而成。该电解液锂离子电池的高温高倍率循环性能和高温存储安全性能，但该技术方案适用于35℃环境而一般锂离子电池要求的工作温度窗口为0～40℃，因此35℃难以界定为高温的范畴。还有一种匹配高镍正极材料锂离子电池的耐高温电解液，该电解液由复合锂盐，有机溶剂组成，锂盐为六氟磷酸锂，溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯。该电解液使得高镍正极材料在高温60℃，0.5C下循环100圈后容量保持率达到78.66％，比同样环境下常规电解液的容量保持率高33.81％，该方案不足之处为高温循环保持率低于80％。为了改进上述现有技术方案中的不足。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高镍锂离子电池用电解液及其制备方法和高镍锂离子电池，在60℃环境下用于匹配811高镍锂离子电池，循环性能高，高温循环容量保持率大于90％，常温下为惰性，能够有效改善高镍锂离子电池高温安全性能。

本发明采用以下技术方案：

本发明一种高镍锂离子电池用电解液，

一种高镍锂离子电池用电解液，包括非水性的有机溶剂、高浓度锂盐和电解液添加剂，非水性的有机溶剂：高浓度锂盐：电解液添加剂的质量比为(75～80)：(10～20)：(0.5～10)，锂盐为浓度1～3.5mol/L的六氟磷酸锂。

具体的，非水性的有机溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸甲基乙基酯。

进一步的，碳酸乙烯酯和碳酸甲基乙基酯的质量为1:(1～1.5)。