[发明专利]一种降低石墨副反应的锂离子电池电解液及其评价方法

说明书

本发明提供了一种能够降低石墨副反应的锂离子电解液及评价方法。所述锂离子电池的电解液包括锂盐及有机溶剂。所述电解液包括环状碳酸酯和链状碳酸酯。所述锂离子电池包括前述锂离子电池电解液。本发明的锂离子电解液能够抑制碳酸丙烯酯与石墨的反应，显著提高锂离子电池的循环性能和倍率性能，而且可以显著改善锂离子电池的低温性能，同时，本发明工艺简单，重复性好，可广泛应用于实际生产中。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种能够降低石墨副反应的锂离子电池电解液及其评价电解液的方法。

背景技术

锂离子电池电解液被称为电池的“血液”，是连接正负极的桥梁，在电池内部起着传输离子的作用，很大程度上影响电池的循环性能、倍率性能及安全性等。一方面，液态电解质作为离子导体使Li⁺在正负极之间传输，另一方面参与负极表面SEI膜的成膜反应。电解液的化学性质必须稳定，电化学窗口宽，且成膜特性好，在石墨材料表面能形成致密稳定的钝化膜。

电解液主要由锂盐、有机溶剂及添加剂组成，通常会在电极表面形成稳定的SEI膜。良好的SEI膜能降低锂离子电池的不可逆容量，改善循环性能，增加嵌锂稳定性和热稳定性，在一定程度下有利于减少锂离子电池的安全隐患。目前，锂离子电池商业电解液中使用的锂盐是 LiPF₆。常用有机溶剂包括环状碳酸酯和线性碳酸酯。环状碳酸酯主要包括碳酸丙烯酯（PC）、碳酸乙烯酯（EC）和卤代碳酸酯。常见的线性碳酸酯主要包括碳酸二乙酯（DMC），碳酸二甲酯（DEC），碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸甲丙酯（MPC）等。线性碳酸酯粘度和熔点低，常和环状碳酸酯配合使用，弥补环状碳酸酯高粘度和熔点的缺陷。

PC溶剂应用于锂离子电池具有诸多优点，例如熔点低、沸点高、电位窗口宽，能提高锂离子电池高低温性能以及安全性好、价格低等优点，且与许多正极材料具有较好的相容性。然而，PC分子与石墨类负极材料的相容性较差，易与锂离子一起嵌入石墨层间，造成石墨材料的结构剥离，进而使石墨电极的可逆容量下降，这是制约PC用于锂离子电池的重要障碍。寻找抑制PC嵌入石墨的方法，从而使PC作为溶剂的主要组分，对提高锂离子电池的高低温性能具有重要意义。

通常可以从石墨材料改性和电解液配方两个方面改善PC系电解液性能。石墨材料表面改性在一定程度上可以降低不可逆容量损失，增大电极界面SEI膜的稳定性，但是不能根本上改善电解界面SEI膜热力学稳定性。因此改善PC系电解液通常通过优化电解液组分，选择合适的溶剂、锂盐及其相关添加剂。

发明内容

针对上述现有技术，本发明的目的是提供一种可以降低石墨副反应的锂离子电池电解液及其评价电解液的方法，所述的锂离子电解液有效降低了石墨的副反应，提高了锂离子电池的循环稳定性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

本发明的第一方面，提供一种可以降低石墨副反应的锂离子电池改性电解液及其制备方法，包括有机溶剂和电解质锂盐。

优选地，所述有机溶剂是指环状碳酸酯和链状碳酸酯中的一种或多种；

优选地，所述环状碳酸酯是指环状碳酸酯中的碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯γ-丁内酯、γ-戊内脂中的至少一种，更优选碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯；链状碳酸酯是指乙酸乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的至少一种；

优选地，所述有机溶剂的体积配比为：环状碳酸酯，包括碳酸丙烯酯和碳酸乙烯酯溶剂的体积比为1：（5~8）；环状碳酸酯和链状碳酸酯溶剂的体积比为1：（1~3）；

优选地，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种；

优选地，所述电解质锂盐在有机溶剂中的浓度为0.8-1.5mol/L；

优选地，所述电解液中， 碳酸丙烯酯的含量控制在10%以下