[发明专利]一种改善石墨电极表面SEI膜性能的电解液及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改善石墨电极表面SEI膜性能的电解液及其制备方法和应用，电解液包括有机溶剂、成膜添加剂和溶质盐，有机溶剂包括环状碳酸酯溶剂，成膜添加剂包括氟代碳酸酯，溶质盐在溶剂中的总摩尔浓度保持为3mol/L，溶质盐包括锂盐和离子液体的混合物，锂盐和离子液体的摩尔比为＝2∶1；锂盐为锂二(三氟甲基磺酰)亚胺盐，离子液体为N‑甲基‑N‑丙烯基哌啶二(三氟甲基磺酰)亚胺；包括如下步骤：步骤一：按照摩尔比为2∶1称取锂盐和离子液体，并将其混合作为溶质；步骤二：将前述溶质溶解在环状碳酸酯溶剂中，充分搅拌、静置，使溶质完全溶解，步骤三：量取环状碳酸酯溶剂体积的0.8％的氟代碳酸酯加入其中，充分搅拌、静置24h，即得电解液；本发明应用到石墨/锂半电池中能够在石墨电极表面形成更加致密、稳定的SEI膜，改善电池的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种改善石墨电极表面SEI膜性能的电解液及其制备方法和应用。

背景技术

石墨由于其嵌锂电位接近金属锂，是锂离子电池高能化的基础。但是，由于石墨的层间嵌锂特性使其在应用过程中遇到不少问题，最主要的问题之一是嵌脱锂离子的过程中易引起层状结构的破坏，影响电池的循环寿命。尤其在碳酸丙烯酯(PC)基电解液中，PC溶剂化的Li离子在放电过程中潜入石墨层，严重破坏了石墨的层状结构，使电池的首次效率很低，循环容量很小，长期循环性能很差。所以在石墨和电解液之间形成有效的界面膜对提高石墨电极性能具有重要意义。

到目前为止，锂离子电池电解液中加入VC、FEC等成膜添加剂已经得到广泛研究，由于VC的还原产物中有聚合物成分的存在，形成的固体电解质膜更加致密，但是，使用过多的VC会影响电池的循环效率并增加电池的自放电率。后来，研究者们把目光聚焦在了离子液体上，由于离子液体与传统的有机溶剂相比具有热稳定性好、不挥发、不燃烧、离子电导率高等优点，许多研究者把室温离子液体作为共溶剂来改善电解液的各种性能。其中，室温离子液体作为共溶剂时可以调节电解液中溶剂分子配位给锂离子的溶剂化数，进而在石墨电极表面形成有效的固体电解质膜已得到广泛研究。室温离子液体从其结构特点来看也可以作为溶质盐，为了更好发挥离子液体的作用，探究更好的成膜机制，对其作为溶质盐的功效进行研究也是非常必要的。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种改善石墨电极表面SEI膜性能的电解液及其制备方法和应用，该电解液性质稳定，制备方法简单，应用到电池中能够在石墨电极表面形成更加致密、稳定、更薄的SEI膜，提高电池的容量保持率，改善电池的循环性能。

为了实现上述目的，本发明提供的一种改善石墨电极表面SEI膜性能的电解液，所述电解液包括有机溶剂、成膜添加剂和溶质盐，所述有机溶剂包括环状碳酸酯溶剂，所述成膜添加剂包括氟代碳酸酯，特征在于，所述电解液的摩尔浓度为1-5mol/L，所述溶质盐包括锂盐和离子液体的混合物，所述锂盐和离子液体的摩尔比为＝1-5﹕1。

优选地，所述电解液的摩尔浓度为3mol/L；

优选地，所述锂盐和离子液体的摩尔比为＝2﹕1；

优选地，所述锂盐为锂二(三氟甲基磺酰)亚胺盐，所述离子液体为N-甲基-N-丙烯基哌啶二(三氟甲基磺酰)亚胺，其中阳离子结构：阴离子结构：

优选地，所述环状碳酸酯溶剂为碳酸丙烯酯；

优选地，所述氟代碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯且含量为环状碳酸溶剂体积的0.8％；

优选地，一种改善石墨电极表面SEI膜性能的电解液的制备方法包括如下步骤：

步骤一：按照摩尔比为＝1-5﹕1称取所需的锂盐和离子液体，并将其混合作为溶质；

步骤二：将此混合溶质溶解在PC溶剂中，将制得的电解液充分搅拌、静置，使溶质完全溶解；