[发明专利]锂离子电池电解液的盐添加剂

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液的盐添加剂及使用该盐添加剂的电解液体系。该盐添加剂的加入可以提高锂离子电池石墨负极首次充放电容量和电池正极材料的倍率性能。

背景技术

锂离子电池由于其具有高能量密度、高电压和长寿命等特点而广泛应用于移动手机、数码相机、个人电脑等便携式电子产品市场,同时也成为当前动力和储能领域的重要选择,对发展“低碳经济”和实施我国“十二五”新能源战略具有重要的意义。

锂离子电池电解液主要由锂盐和有机碳酸酯组成，被称为电池的血液。电解液是连接正负电极的桥梁，在电池内部起着传输离子和传导电流的作用。因此，电解液性质对电池性能的影响非常显著，电解液组成和性能的优化对提高锂离子电池的性能具有非常重要的意义。

在锂离子电池首次充放电过程中，锂盐、溶剂和添加剂会在碳负极表面发生不可逆的还原反应，形成一层电子绝缘离子可导的固体电解质界面膜(SEI膜)。SEI的形成是一个不可逆的反应，会消耗掉电池中的一部分能够循环的锂离子，造成电池的可逆容量降低。加入添加剂可以在不增加或基本不增加电池成本、不改变生产工艺的情况下提高电池整体电化学性能，其具有用量小、针对性强的特点。以往的添加剂大多是有机溶剂如碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)等。这些添加剂不仅制备和提纯难度大，而且本身也具有比较高的可燃性，对降低电池的造价和改善电池的安全性不利。

因此，现有技术急需一种能够提高锂离子电池石墨负极放电容量和提高磷酸铁锂正极倍率性能的添加剂。

发明内容

本发明旨在提供一种能够提高锂离子电池石墨负极放电容量和提高锂离子电池正极倍率性能的盐添加剂。这种盐添加剂具有资源丰富、价格低、使用量小、性能好和无可燃性等优点，且在锂离子电池电解液中具有广泛的使用价值。

为达到上述目的，本发明提供一种锂离子电池电解液的盐添加剂，其中，该盐添加剂包含镍金属阳离子。

在本发明一个实施方式中，在所述锂离子电池电解液中，溶剂是碳酸酯；电解质选自LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiTFSI、LiBOB和LiDOFB中的一种或多种。

在本发明一个实施方式中，所述锂离子电池电解液为液态或凝胶态的电池电解液。

在本发明一个实施方式中，所述电解质的浓度为0.8～2.0M。

在本发明一个实施方式中，该盐添加剂包含选自Cl^-、NO₃^-、C₂O₄^2-、醋酸根(Ac^-)和磺酸根中的一种或多种阴离子。

在本发明一个实施方式中，在所述锂离子电池电解液中，所述盐添加剂的含量在50至10000ppm之间。

另一方面，本发明提供一种包含锂离子电池电解液的锂离子电池，其中，所述锂离子电池电解液包含本发明所述的盐添加剂。

又一方面，本发明提供所述盐添加剂在提高锂离子电池的电极比能量、比功率和循环稳定性中的用途。

最后，本发明提供一种含镍盐添加剂的锂离子电池电解液的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将镍盐在真空条件下充分干燥；

(2)冷却后得到无水镍盐，密闭封装备用；

(3)在氩气保护下，将无水镍盐作为电解质加入锂离子电池电解液中，充分搅拌均匀；

(4)所述锂离子电池电解液在氩气保护下封装保存，得到含镍盐添加剂的锂离子电池电解液。

具体来说，本发明采用的技术方案是：使用基于金属镍离子的盐添加剂。

在本发明具体的实施方式中，所述镍盐添加剂的阴离子可以是Cl^-、ClO₄^-、NO₃^-、C₂O₄^2-、醋酸根(Ac^-)和磺酸根中的一种或几种。

另一方面，本发明提供利用镍盐添加剂制备高性能锂离子电池电解液的方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将镍盐在真空条件下充分干燥；

(2)冷却后得到无水镍盐，密闭封装备用；

(3)在氩气保护下，将无水镍盐作为电解质加入(例如，工业用)锂离子电池电解液中，充分搅拌均匀；

(4)所述锂离子电池电解液在氩气保护下封装保存，得到含有镍盐添加剂的锂离子电池电解液。