[发明专利]一种高稳定性含氟电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种高稳定性含氟电解液及锂离子电池。含氟电解液包括六氟磷酸锂，配制含氟电解液时使用的六氟磷酸锂为68%以上粒径大于等于0.2mm、小于等于0.3mm的六氟磷酸锂，六氟磷酸锂的水分含量低于6ppm。含氟电解液中各组分协同作用，使得含氟电解液具有稳定性高、耐久性好、电池循环性能好等优点。本发明含氟电解液水含量低，安全性高、稳定性高。

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，具体涉及锂离子电池电解液领域。

背景技术

锂离子电池已经在家用电源、汽车用电源以及固定大型电源领域广泛应用。然而，近年来，对锂离子电池的性能要求越来越高，例如：高能量密度、高循环性能、高容量、高稳定性等。

电解液是锂离子电池中离子传输的载体，在锂电池正、负极之间起到传导离子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。虽然近年来不断推出新种类的锂离子电池电解质材料，但是六氟磷酸锂作为综合性能最优的材料仍然是商品化锂离子电池最主要采用的电解质材料。

六氟磷酸锂极易水解变质，以六氟磷酸锂为电解液的电池性能与水含量也有着密切关系，水是质子性化合物，在电池初放电过程中，破坏SEI膜的稳定性，降低Li+的传导性，与六氟磷酸锂发生反应，造成氢氟酸含量升高，恶化电池性能，故水含量是六氟磷酸锂产品质量标准中的一项重要技术指标。

CN102709521A公开了一种锂离子电池，测试结果显示采用锂化分子筛处理后电解液水含量降至12ppm。CN103219542A公开了一种高盐浓度非水电解质，包括锂盐和非水有机溶剂，电解液水含量低于l0ppm。上述电解液中的水分含量虽然已低至10ppm，但是高稳定性的锂离子电池对电解液中的水含量仍然具有更高的要求。

粒径均匀性对六氟磷酸锂产品的一致性影响较大，影响产品纯度、稳定性等的一致性，是六氟磷酸锂在批量应用于商业化锂离子电池时的重要指标。粉末或细晶状的六氟磷酸锂非常不稳定，在储存和配制过程中容易变质，影响配制的电解液产品的质量稳定性。过大颗粒的六氟磷酸锂中也会存在包裹杂质较多等问题。因此，工业上生产高稳定性、高一致性的电解液时需要采用粒径合适的均匀的六氟磷酸锂。

CN102910612A公开了一种六氟磷酸锂的制备方法，常温下，在带有夹套的哈氏合金反应容器中加入5000g的乙醚与二氯甲烷的混合溶剂，1306gPCl5和溶剂和336g干燥的LiF，快速搅拌，使其形成均匀的悬浊液，并由反应釜底缓慢加入691g高纯HF原料，夹套中通入低温冷却介质，控制温度为10-50℃，滴加过程中要注意观察反应容器的压力变化，控制压力维持在0.5MPa以下，在放压过程中，反应过程中产生的HCl和过量的HF以气体的形式排出，通过KOH碱液吸收。HF滴加完毕后，继续搅拌反应6小时后，过滤溶剂，得到含有六氟磷酸锂的混合溶剂，蒸发结晶后得到939g六氟磷酸锂产品。所得到的产品产率为99.18％，产品纯度为99.96％，含水量为9.8ppm，含酸量为58ppm。该方法采用高纯HF为原料，产品六氟磷酸锂中的水含量为9.8ppm，但是水含量仍比较高，而且采用反应釜的间歇生产工艺复杂、耗时、控制难度较大。