[发明专利]储能电芯长循环非水电解液的制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种储能电芯长循环非水电解液的制备方法和应用，所述非水电解液包括非水性有机溶剂、锂盐和电解液添加剂，其中所述电解液添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、(三甲基硅烷)磷酸酯、甲基二磺酸亚甲酯和含锂添加剂。本发明通过在多种添加剂组合，降低VC的用量缓解了原材料紧张的问题，同时提升了锂离子电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种储能电芯长循环电解液的制备方法和应用。

背景技术

近来随着全球市场需求及政策法规的指引，新能源电动汽车及储能业务呈现急剧增长；其中作为电芯化学体系的主要技术路线之一，磷酸铁锂材料凭借较低的成本、较广阔的来源、较高的安全特性，占据较高的市场份额。特别是其低成本及高安全特性，使其在电动车领域又重新被重视起来。

随着近年储能市场的快速增长及性能要求的提升，对铁锂储能电芯的循环寿命要求也随之提高。同时，铁锂电芯中，VC做为主要添加剂用量最大，随着循环寿命的提高，用量进一步提升，导致其原材料紧张。

如何在降低VC含量的同时进一步改善电池循环寿命，是本领域人员重要的研究方向。

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储能电芯长循环电解液的制备方法和应用，降低VC的用量缓解原材料紧张，同时提升电芯的循环寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池的非水电解液，所述非水电解液包括非水性有机溶剂、锂盐和电解液添加剂。

其中所述电解液添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、(三甲基硅烷)磷酸酯、甲基二磺酸亚甲酯和含锂添加剂。

本发明中，通过在多种添加剂组合，达到提高电芯循环寿命的效果；其中，(三甲基硅烷)磷酸酯可在负极表面加速锂离子的脱溶剂化，明显降低阻抗，利于锂离子的迁移。氟代碳酸亚乙烯酯可在负极表面生成LiF，并形成致密的SEI膜，在不恶化阻抗的情况下改善锂离子的传导，因此可以提高电芯的循环性能，但是与(三甲基硅烷)磷酸酯一样，在高温下不稳定易分解恶化高温下的循环寿命。甲基二磺酸亚甲酯含有的硫元素可在负极表面生成硫化物，覆盖负极表面的活性位点，减少电解液在负极表面的还原，保证了电芯常、高温下的循环寿命。含锂添加剂以二氟双草酸磷酸锂、二氟草酸硼酸锂为代表，既补充了循环所需要的锂源，同时其含有的草酸结构及硼/磷元素又能形成稳固的SEI膜，利于提高电芯常温高温下负极的稳定性从而提高循环寿命。碳酸亚乙烯酯做为传统的添加剂改善循环与高温性能。本发明通过(三甲基硅烷)磷酸酯来降低阻抗，减少因动力学性能差而导致的循环劣化，氟代碳酸亚乙烯酯起到部分碳酸亚乙烯酯的作用用来改善常温循环，少量甲基二磺酸亚甲酯来改善常温循环的同时更能显著的提高高温循环。含锂添加剂(以二氟双草酸磷酸锂/二氟草酸硼酸锂为代表)的使用，兼顾锂盐与成膜，在循环后期的效果十分明显。几种添加剂的搭配使用，降低了碳酸亚乙烯酯的使用量，同时也可明显提高电芯的循环寿命。

作为本发明优选的技术方案，所述含锂添加剂包括二氟双草酸磷酸锂和/或二氟草酸硼酸锂。

作为本发明优选的技术方案，以所述非水电解液的质量为100％按质量分数计，所述电解液添加剂包括0.5％至4％碳酸亚乙烯酯、0.1％至2％氟代碳酸亚乙烯酯、0.1％至1％(三甲基硅烷)磷酸酯、0.1％至1％甲基二磺酸亚甲酯和0.1％至0.8％含锂添加剂。