[发明专利]一种电解液、锂离子电池及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电解液、锂离子电池及其制备方法和应用。该电解液包括锂盐、有机溶剂和第一添加剂；其中，锂盐包括六氟磷酸锂；六氟磷酸锂的浓度为0.8～1.5mol/L；第一添加剂包括丙烷磺酸内酯和物质m；物质m为碳酸亚乙烯酯、己二腈、氟代碳酸乙烯酯和1,1,1,3,3,3‑六氟异丙基甲基醚中的一种或多种。本发明中的电解液闪点高、离子电导率高，热稳定性和安全性也较好，且不可燃；将其用于锂离子电池中，锂离子电池的热稳定性、安全性和循环性能均有明显提升；同时，本发明中电解液和锂离子电池的制备方法简单，可用于工业化生产。

技术领域

本发明涉及一种电解液、锂离子电池及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池因其较高的能量密度、工作电压、长循环寿命以及环境友好等优势已广泛应用在超便携电子产品市场，例如手机、平板电脑、笔记本电脑、智能手表等，并成为现代科技的关键助力。此外，锂离子电池在家庭储能、电网储能和电动汽车的动力电池等不同容量水平的应用中均具有巨大的发展潜力。

但是，随着锂离子电池的快速发展，其在安全性能方面也逐渐显现出一些问题。目前商业化的电解液的主要成分为线性碳酸酯溶剂，例如六氟磷酸锂(LiPF₆)，碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等。虽然包含线性碳酸酯溶剂的电解液电导率较高，但存在两大缺点：其一，锂盐不稳定，LiPF₆易与溶剂中的微量水反应，生成HF，造成过渡金属的溶解，从而导致电极材料结构的改变以及电池容量的衰退，同时，LiPF₆的热分解温度在70℃左右，热稳定性较差；其二，线性碳酸酯自身闪点较低，使得电池在滥用或受热情况下，电解液易发生燃烧、爆炸等事故，存在安全性问题。因此，如何在保证电导率的前提下，提高热稳定性和安全性是锂离子电池大规模应用道路上亟待解决的问题。

对此，现有技术中采用新型的锂离子电池电解液，探索更安全、更稳定的电解液组成系统，从而提高锂离子电池的热稳定性和安全性。例如在传统电解液体系中添加防过充添加剂或阻燃添加剂、优化电池保护系统和装置等。但大多数添加剂在安全防护方面只具有单一的功能，不仅无法实现稳定性和安全性的同时提高，还无法保持或提高电池效率，使电池的循环寿命等性能得到良好的发挥。

因此，亟需提供一种用于锂离子电池中，可有效提高其热稳定性、安全性和循环性能的电解液。

发明内容

本发明所要解决的问题在于克服现有技术中的电解液用于锂离子电池中，存在无法同时实现热稳定性、安全性和循环性能均较佳的缺陷，提供一种电解液、锂离子电池及其制备方法和应用。本发明中的电解液闪点高、离子电导率高，热稳定性和安全性也较好，且不可燃；将其用于锂离子电池中，锂离子电池的热稳定性、安全性和循环性能均有明显提升；同时，本发明中电解液和锂离子电池的制备方法简单，可用于工业化生产。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供的技术方案之一为：一种电解液，其包括锂盐、有机溶剂和第一添加剂；

其中，所述锂盐包括六氟磷酸锂；所述六氟磷酸锂的浓度为0.8～1.5mol/L，所述浓度为六氟磷酸锂在所述电解液中的浓度；

所述第一添加剂包括丙烷磺酸内酯和物质m；所述物质m为碳酸亚乙烯酯、己二腈、氟代碳酸乙烯酯和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚中的一种或多种。

本发明中，所述锂盐还可包括物质n；所述物质n可为双三氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和双草酸硼酸锂中的一种或多种；优选为双三氟磺酰亚胺锂。其中，所述物质n的质量可为所述六氟磷酸锂的质量的0.05～1.5倍，优选为0.5～1.3倍。

所述锂盐的浓度可为0.8～1.5mol/L，优选为1.15mol/L，所述浓度为锂盐在电解液中的浓度。

所述锂盐优选包括六氟磷酸锂和双三氟磺酰亚胺锂。