[发明专利]一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液

说明书

本发明属于三元电池电解液制备的技术领域，具体涉及一种含γ‑硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液。本发明一种含γ‑硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，包括非水溶剂、锂盐、添加剂为γ‑硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰以及肉豆蔻酸异丙酯的混合物；γ‑硫代丁内酯添加到电解液中，使得锂盐的溶解度增大，改善电解液中锂离子传输特性；成膜添加剂过氧化二苯甲酰作为电解液和负极的表面活性剂,负极和电解液之间的电阻被降低从而抑制了电解液在负极表面上的分解；浸润添加剂肉豆蔻酸异丙酯可提高电解液对负极的浸润能力，从而提高电池的整体性能。成膜添加剂和浸润添加剂复合作用形成易传锂、高稳定的SEI膜，从而提高了锂电池的锂离子传输性能。

技术领域

本发明属于三元电池电解液制备的技术领域，具体涉及一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液。

背景技术

三元材料（镍钴锰酸锂）提高镍的含量能大大提升材料的比容量，因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。

但随着镍含量的提高，正极材料的Ni 增加电池性能下降：氧化还原峰极化增大，是由 H2 向 H3结构转变导致体积收缩，容量衰减，循环性能变差；随着循环的进行放电电压降低，Ni含量增加内阻也有增加的趋势；热分解温度降低，放热量增加，即材料热稳定性变差；Ni⁴⁺含量高，Ni⁴⁺有很强的还原倾向，容易发生 Ni⁴⁺—Ni³⁺的反应，从而氧化电解液，使得热稳定性变差；存在大比例的 Ni²⁺，导致材料呈氧化性，进而电极材料可以缓慢地分解液体电解质，电池胀气、过充等安全问题更加突出。而影响循环性能的锂离子传输性问题主要决定于两方面：a .锂离子在电解液中的传输；b .锂离子通过活性材料颗粒表面SEI膜的扩散。

中国发明专利申请号201510690446.6公开了一种电动汽车电池，包括正极、负极和电解质溶液；其中，正、负极均包括阳离子为锂的盐；电解质溶液包括一非水溶剂以及聚二氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、聚酰胺或上述物质的组合物。与现有技术相比，本发明的优势在于：本发明通过以上技术方案，不仅能使锂电池大幅度降低原材料成本，使其具备较强的市场竞争优势，而且有助于提升锂电池的推广应用。

中国发明专利申请号200410088037.0公开了一种锂电池，具有阳极、包含能嵌加和去嵌加锂的化合物的阴极、阴极和阳极之间的隔膜及一种电解质溶液，后者含有溶解于非水溶剂中的电解质溶质。该非水溶剂包含混合的溶剂，其中按体积计含有8至15％的碳酸亚乙酯，10至35％的γ-丁内酯、35至65％的至少一种线型碳酸酯，后者选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙基甲基酯、碳酸甲基丙基酯、碳酸乙基丙基酯和碳酸甲基丁基酯及8至15％的氟苯，及基于100份混合溶剂的体积计，0.5至9体积份碳酸1，2-亚乙烯基酯。还可包含按100份混合溶剂的体积计0.05至5份乙烯基砜、异噁唑或其混合物。

中国发明专利申请号201310504318.9公开了一种磷酸铁锂电池的低温电解液，包括以下体积百分比的溶剂：碳酸酯类溶剂30%～45%，羧酸酯类溶剂50%～65%，添加剂4%～10%；所述溶剂中含有溶质锂盐，所述的锂盐为LiPF6或者LiPF6与LiBF4的组合，锂盐的浓度为0.8～1.4mol/L。本发明的非水性电解液，通过优化电解液溶剂的种类及配比组合，选用低粘度的碳酸酯和低熔点的羧酸酯，降低低温下的凝固点，增大低温电导率。本发明优化电解液锂盐，优选低温添加剂，达到保持电解液常温循环倍率性能的同时，增大磷酸铁锂电池的低温容量保持率和倍率性能。不仅能够满足电解液的商业应用要求，特别改进电解液的低温性能，适用于航空航天及高原高寒环境。

中国发明专利申请号200610090861.9公开了一种有机电解液，其包含：锂盐；非水溶剂，该非水溶剂含 有高介电常数溶剂和低沸点溶剂；及包括氰基和链烯基作为取代基的杂环化 合物添加剂。所述有机电解液和采用该有机电解液的锂电池抑制极性溶剂的 还原分解，从而提高电池的容量保持率。因而能够提高电池的充电/放电效率 和使用寿命。