[发明专利]一种三元正极材料锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，涉及一种三元正极材料锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池比能量密度的提升需求，具有成本低，高电压，高克容量发挥的三元正极材料在锂离子电池尤其是动力锂离子电池中应用越来越广泛，然而三元正极材料吸水性强，尤其是在高电压下和较高的镍含量下，极大地加速了常规电解液分解过程，导致气胀严重，循环性能较差，因此开发能够有效改善三元材料电池循环性能的功能电解液迫在眉睫。

目前，提高三元材料电池循环性能的相关研究很多，但是，三元电池电解液仍不成熟，在常温性能提高的同时，并不能兼顾高温安全性。另一方面，主导着商品化锂离子电池锂盐市场的LiPF₆存在比较明显的缺点：热稳定性差，80℃下即发生缓慢热分解；对痕量水分敏感，遇水可以生成腐蚀性的HF气体。因此寻找LiPF₆的替代锂盐，一直是近年来锂离子电池用锂盐研究的重点和热点之一。

现有技术中，主要是通过对电解液溶剂体系和特殊功能添加剂的筛选评测，优化电解液配方组成，提升电池循环性能。尽管现有技术中电解液配方可以有效提升三元正极材料锂离子电池的循环性能但是离实际应用需求仍然相差甚远，并且当前的电解液都很难兼顾容量、内阻等其它电化学性能的平衡。

因此还需要更进一步优化电解液，实现电池综合性能的提升。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种三元正极材料锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种三元正极材料锂离子电池电解液，所述三元正极材料锂离子电池电解液由有机溶剂、非水性有机溶剂、锂盐、添加剂组成，其中，各组分占锂离子电池电解液总质量的百分比分别为：有机溶剂 15％-25％，锂盐17％-23％，添加剂1％-4％，余量为非水性有机溶剂，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙烯酯、碳酸二甲酯混合而成，所述添加剂由低温添加剂、成膜添加剂、环状酸酐化合物组成，所述低温添加剂为三乙醇胺、四乙基四氟硼酸铵中的一种。

优选的，所述有机溶剂由以下重量百分比的原料混合而成：碳酸乙烯酯20％-30％、碳酸二乙酯30％-40％、碳酸甲乙酯30％-40％、碳酸丙烯酯5％-10％。

优选的，所述非水性有机溶剂为碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、二氧环烷、二乙醇二乙醚、γ-丁内酯中的至少一种。

优选的，所述锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。

优选的，所述添加剂由低温添加剂、成膜添加剂、环状酸酐化合物按照如下百分比组成：低温添加剂30％-50％、成膜添加剂20％-40％、环状酸酐化合物15％-35％。

优选的，所述成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯中的至少一种；碳酸亚乙烯酯在石墨负极表面容易形成稳定的SEI膜，具有优异的高低温性能和防气胀性能，可以有效提升电池容量和循环性能；氟代碳酸乙烯、二氟代碳酸乙烯酯酯有利于形成致密SEI膜，减小阻抗，提高电解液的低温循环性能；亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯等硫系添加剂具有优秀的高温性能，用于三元正极材料电池时可以抑制金属离子溶并吸附在负极表面，从而极大提升电池高温循环性能。

优选的，所述环状酸酐化合物为琥珀酸酐、马来酸酐、2-甲基琥珀酸酐、2,3-二甲基琥珀酸酐中的至少一种。

优选的，所述的锂盐的浓度为0.5-1.6mol/L。

一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜，还包括本发明所述的三元正极材料锂离子电池电解液，所述正极的活性材料包括尖晶石型锰酸锂和三元正极材料，所述尖晶石型锰酸锂的化学式为LiMn2O4。

优选的，所述正极的活性材料还包含粘合剂、导电剂和溶剂；所述隔膜为聚丙烯微孔膜、聚乙烯微孔膜、复合膜、纸隔膜中的至少一种。

本发明提供一种三元正极材料锂离子电池电解液及包含该电解液的锂离子电池，与现有技术相比优点在于：

本发明使用有机溶剂、非水性有机溶剂作为溶剂体系，该溶剂体系对锂盐溶解度高，粘度低，同时配合低温添加剂的作用，实现了电解液在兼顾容量、内阻等电化学性能的同时，也使得三元正极材料电池具有优异的循环性能，低温条件下电池循环时间延长；