[发明专利]一种锂离子电池电解液及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种锂离子电池电解液及其制备方法和锂离子电池，该电解液包括溶剂和混合盐，所述混合盐包括锂盐和碱金属盐，所述混合盐中锂盐的摩尔分数为5～80％，所述混合盐中碱金属盐的摩尔分数为20～95％。本发明的锂离子电池电解液，通过加入较高比例的碱金属盐替代或部分替代锂盐，以减少锂盐的消耗并降低成本，在充放电过程中，锂盐在两个电极嵌入和脱出，借助锂离子的插嵌和脱嵌来储存和释放电能，碱金属盐在在两个电极之间传导，承担离子传导的作用，保持电解液的离子传输，由于碱金属盐的离子半径较大不参与在正极和负极材料中的插嵌和脱嵌，不影响锂离子电池的性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

目前，随着锂离子电池的大规模应用，对锂资源的需求逐渐增加，锂盐储量的不断衰竭和锂盐价格的不断上涨也严重制约了锂离子电池未来的发展。

在锂离子电池中，充电过程时，正极材料中的锂离子从金属氧化物晶格中脱出，例如磷酸铁锂脱出锂离子转变为磷酸铁，钴酸锂脱出锂离子转变为氧化钴。锂离子脱出后进入电解液后，由于电势差原因，锂离子会自发移动到负极一侧，在负极表面得到电子嵌入到负极材料中，例如石墨材料嵌锂形成LiC6插层结构，实现电池的完整充电过程。放电过程时，锂离子从负极脱出，经过电解液插嵌到正极材料中，实现了一个完整的充放电循环。

在充电和放电时，由于锂离子必须通过电解液在正极和负极间移动，电解液纯溶剂成分电导率非常低，因此需要在溶剂中加入导电盐来提高电解液的电导率。传统来说，锂离子电池用电解液必须加入一定浓度的锂盐成分，例如当前广泛使用的六氟磷酸锂成分。

申请人发现，电解液中的锂盐浓度在充电和放电过程中可以保持稳定，也就是说，电解液中锂离子是不参与插嵌和脱嵌反应，只起提高电解液电导率以及承担正负间锂离子的传输功能。

近些年，锂离子电池的价格有较大的攀升，原因包括锂资源的价格提高，地球的锂资源储备并不丰富，而且只是集中分布在少数区域。因此，随着近些年的电动汽车对锂电池的大量需求，锂矿资源成为极为稀缺的资源之一，市场价格也是不断提高，而且分布不均，受到多方面影响，市场波动很大，均严重影响了锂离子电池的大规模可持续化发展。

为了解决上述问题，急需提供一种在保持锂电池性能的基础上，减少锂盐使用量的电解液。

发明内容

有鉴于此，本发明提出了一种锂离子电池电解液及其制备方法和锂离子电池，以解决现有技术中锂资源的使用量过大的技术问题。

第一方面，本发明提供了一种锂离子电池电解液，包括溶剂和混合盐，所述混合盐包括锂盐和碱金属盐，所述混合盐中锂盐的摩尔分数为5～80％，所述混合盐中碱金属盐的摩尔分数为20～95％。

可选的，所述混合盐的摩尔浓度为0.8-1.2mol/L。

可选的，所述的锂离子电池电解液，所述碱金属盐包括钠盐和/或钾盐。

可选的，所述的锂离子电池电解液，所述锂盐和碱金属盐中阴离子包括六氟磷酸根、四氟硼酸根、高氯酸根、双氟代磺酰亚胺根、双三氟甲基磺酰亚胺根、二氟草酸硼酸根、二(三氟甲基磺酰)根中的一种。

可选的，所述的锂离子电池电解液，所述溶剂包括碳酸酯类化合物和/或羧酸酯类化合物。

可选的，所述的锂离子电池电解液，所述碳酸酯类化合物包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯中的一种或多种。

可选的，所述的锂离子电池电解液，所述羧酸酯类化合物包括丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯和丁酸乙酯中的一种或多种。