[发明专利]一种电解液及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电解液及其制备方法和锂离子电池。所述电解液包括：环状碳酸酯、链状碳酸酯、锂盐和添加剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为含氰酯类添加剂，所述添加剂B为酸酐类添加剂。本发明提供的电解液中，添加剂A和添加剂B相互配合，不仅抑制了电解液酸度升高，且在负极表面形成阻抗较低的SEI膜，提高了快充循环性能；同时，有利于提高电解液的高温性能。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种电解液及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

以高镍材料作为锂离子电池正极，以硅碳复合材料作为负极能够很大程度的提升电池的比能量。在高镍材料为正极、硅碳复合材料为负极的锂离子电池体系内，由于高镍材料中Ni含量的增加，且在充电过程中，随充电电压升高，高镍材料正极表面Ni³⁺和Ni⁴⁺含量增加，由于Ni⁴⁺具有很强的氧化性，不仅与电解液发生反应，破坏电解液的功能，而且可能导致正极材料在较低的温度下分解析O₂，产生大量热，高温条件下电解液分解产生大量气体，给电池带来安全性隐患。高镍三元正极材料表面碱性较强，同时在充放电过程中，尤其是在高温条件下正极材料中的金属离子(如Co、Mn、Ni)容易发生溶出进入到电解液中，而溶出的金属离子具有较强的催化活性，能够与电解液发生副反应，从而导致电池的高温存储性能和循环性能下降。硅碳复合负极虽然具有较高的比容量，但是由于硅在脱嵌锂过程中会产生巨大的体积效应，负极表面SEI膜不断破坏并重新生成，同时硅颗粒因为巨大的应力发生破裂或者粉化，造成硅负极上的活性物质脱落，活性物质与集流体之间的电接触变差，导致电池内阻增加，电池性能变差。然而，六氟磷酸锂热稳定性较差，容易发生以下分解反应：LiPF6→LiF+PF5，生成的PF5化学性质活泼，能与电解液中微量存在的质子杂质发生反应，容易引起电解液酸度和色度的快速上升，恶化电解液品质、降低电池循环性能和高温性能。因此，对于高镍配硅碳体系的软包电池体系，需要合适的电解液添加剂来抑制电解液酸度上升，且在正负极形成有效的SEI膜，提高电解液循环性能和高温性能。

CN102780040A公开了一种用于锂离子电池的多元电解液，包括以下多种组成：(1)碳酸酯类溶剂；(2)阻燃添加剂；(3)单一或复合成膜添加剂；(4)及复合锂盐。其中(3)所述成膜添加剂之一选自卤代酮，其一般通式为XH_2mC_m-(C＝O)-C_nH_2n+1；m，n为自然数，m，n相同或不同；X可以是F，Cl，Br，I中的一种。

CN104823319A提供一种包含非水性有机溶剂、酰亚胺基锂盐及电解液添加剂的非水电解液，其中，所述电解液添加剂为选自二氟二草酸磷酸锂(LiDFOP)、(三甲基甲硅烷基)丙基磷酸酯(TMSPa)、1,3-丙烯磺酸内酯(PRS)、及硫酸乙烯酯(ESa)中的一种及以上的添加剂。

上述两个方案均没有体现出有效的常温循环性能和高温存储容量保持率和高温存储容量恢复率；

CN106505249A通过向电解液中加入负极成膜添加剂A(VC、FEC、PS、ODFB、BOB、DTD、SA等)和正极稳定添加剂B(链状二磺酸酯类)，提高了常温循环和高温循环、高温存储，但链状二磺酸酯引起酸度和阻抗增大，不利于电池倍率充放电性能的发挥。

因此，有必要开发一种有利于提高高镍配硅碳软包体系电池循环性能、高温性能、倍率性能的电解液，同时，能起到良好的抑酸和抑制电池产气的效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电解液及其制备方法和锂离子电池。本发明提供的电解液利用添加剂A和添加剂B的相互配合，既能除酸，又能有较好成膜性的添加剂，并通过与其他添加剂的协同作用，改善电解液的循环、高温、倍率性能。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：