[发明专利]一种改善锂离子电池鼓气的电解质溶液

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解质溶液，具体的说是一种改善锂离子电池鼓气的电解质溶液。

背景技术

锂离子电池是目前世界上最为理想也是技术最高的可充电化学电池，与其他电池相比，锂离子电池各项性能更为出色。锂离子电池的电化学性能主要取决于所用的电极材料结构和性能，而电解液材料是保证电极材料发挥优越性能的桥梁。正极材料作为锂离子电池电极材料的关键材料，历来是人们研发的重点，提高正极材料的性能是提高锂离子电池性能的关键。提高正极材料的性能具体可表现为两方面：一是正极材料的容量每提高50%，电池的功率密度就会提高28%；另一是电池中各部分材料所占的成本不同，正极材料占有大于40%的成本。三元或多元正极材料综合三种或多种正极材料，通过协同作用避开缺陷以达到最优的使用性能。三元或多元正极材料是最近几年发展起来的新型锂离子电池正极材料，具有高容量、成本低、安全性好等优异特性，在小型锂离子电池中逐步占据了一定的市场份额，并且在动力锂离子电池领域也有良好的发展前景。但是三元正极材料应用在锂离子电池存在鼓气的问题，尤其是高镍的三元正极材料体系中，在高温带电存储过程中由于镍元素比较活泼，易与电解液反应产生气体导致该锂离子电池鼓气，同时导致电池内阻急剧增加使得电池的充放电循环性能下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种改善锂离子电池鼓气的电解质溶液，可以降低电解质溶液与高镍正极材料的反应活性，从而抑制高镍正极材料锂离子电池的鼓气，保证该锂离子电池的电化学性能优越发挥。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种改善锂离子电池鼓气的电解质溶液，由三类成份组成：⑴锂盐，⑵碳酸酯类化合物和环状内酯化合物的复合有机溶剂，⑶复合添加剂；锂盐在此电解质溶液中的摩尔浓度是0.01～2摩尔/升；复合添加剂在此电解质溶液中所占的质量百分比是0.01%～5%；锂盐为以下物质中的一种或几种共存：LiBF₄、LiN(CF₃SO₂)₂、LiC₄F₉SO₃、、LiN(C_xF_2x+1SO₂)（CyF_2y+1SO2）（式中x和y为自然数）、LiB(C₂O₄)₂或LiBF₂C₂O₄。

本发明选用复合有机溶剂体系，其中的碳酸酯类化合物可以保证电解液有足够的电导率和合适的粘度；而环状内酯化合物可以在正极表面形成保护膜，阻止正极材料中镍与电解液反应从而抑制电池鼓气；碳酸酯类化合物和环状内酯化合物配合使用可以提高电解液体系的抗氧化能力。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的改善锂离子电池鼓气的电解质溶液，复合有机溶剂中，碳酸酯类化合物占复合有机溶剂的重量百分比为30～70%，环状内酯化合物占复合有机溶剂的重量百分比为30～70%。

前述的改善锂离子电池鼓气的电解质溶液，碳酸酯类化合物为环状碳酸酯类化合物或/和链状碳酸酯类化合物；环状碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯中的一种或几种共存；链状碳酸酯类化合物选自碳酸乙丁酯、碳酸甲丁酯、碳酸二丁酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、碳酸二正丙酯、碳酸二异丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙丙酯、碳酸甲丙酯中的一种或几种共存。

前述的改善锂离子电池鼓气的电解质溶液，环状内酯化合物的结构式为：

其中n为0-5的整数。

前述的改善锂离子电池鼓气的电解质溶液，复合添加剂是由下列化合物中的至少两种共存：碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯基乙烯酯、单氟碳酸乙烯酯、双氟碳酸乙烯酯、亚甲基乙烯基碳酸酯1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁基磺酸内酯、亚硫酸乙烯酯、磺酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、双-(三氟甲基磺酰基)亚胺锂、邻苯二甲酸酐、亚硫酸丙烯酯、1，3-丙烯磺酸内酯、4-甲基亚硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、丁二腈。本发明复合添加剂的选择是可以改善负极材料的高温性能。