[发明专利]一种适用于磷酸铁锂电池的电解液、锂二次电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种适用于磷酸铁锂电池的电解液，包括有机溶剂、锂盐、第一添加剂；所述锂盐的至少部分是LIFSI；其中LIFSI在电解液中的浓度不低于15wt％；所述第一添加剂为碳酸亚乙烯酯。本发明的电解液特别适用于磷酸铁锂正极电池，当其用于磷酸铁锂正极体系中时，以LIFSI为主锂盐，配合VC，可以显著提高锂离子电池的电学性能、抗腐蚀性能、降低内阻，其具有优异的快充快放、高温循环性能。同时，本发明还提供一种锂二次电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种适用于磷酸铁锂电池的电解液、锂二次电池。

背景技术

D1：201010615597.2磷酸铁锂动力锂离子电池电解液，公开了一种可用于磷酸铁锂动力锂离子电池中、具有良好的抗过充安全性和长循环寿命的电解液。该电解液中还加入有：包含烷基、甲氧基芳香化合物抗过充添加剂、锂盐稳定添加剂和成膜添加剂，其中，抗过充添加剂的含量为0.01～20w.t.％；稳定添加剂含量为0.001～10w.t.％；成膜添加剂用量为0.5～10w.t.％；非水有机溶剂的含量为50～90w.t.％；锂盐总浓度为0.7～1.5M；

其中，电解液所用的成膜添加剂为：碳酸亚乙烯酯、亚乙烯基碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1，3-丙烷磺酸内酯中的一种或多种；

所述的锂盐为：六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种。

可见，在磷酸铁锂电池中，VC(碳酸亚乙烯酯)主要作为成膜添加剂使用；

D2:202111349454.6公开了一种长循环寿命磷酸铁锂电池的制备方法及其应用；其公开了二次注入含有碳酸亚乙烯酯的电解液来提高磷酸锂铁电池的循环寿命；其二次注液过程中的电解液均可包含LIFSI；其实施例记载的锂盐均为六氟磷酸锂。

D3:CN201811642492.9公开了一种锂离子电池及制备方法；含VC、双氟磺酰亚胺锂且采用三元正极，且双氟磺酰亚胺锂作为辅助锂盐，只加了0.1M；

D4：CN201510915688.0公开了一种锂离子二次电池，其在说明书第5段记载：本发明优选广泛应用于石墨负极体系的成膜添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)，但发现仅仅使用添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)，锂二次电池循环稳定性不好，尤其是在高温条件循环后期(45℃)，参见对比实施例5。经过长期研究发现导致这种循环温稳定性性不好的可能原因有多种，主要为：1、SEI膜在高温下部分被溶解，破坏了负极覆盖膜的致密性，致使电解液中的有机溶剂与负极直接接触；2、锂盐LiPF₆在较高温度下发生分解，生成HF与PF₅，HF与SEI膜的主要构成物质(Li₂CO₃与ROCO₂Li)发生反应并生成LiF，致使膜结构被破坏，而且由于LiF的存在导致电池内阻上升。为了解决上述问题，发明人经过长期研究发现，双氟磺酰亚胺锂盐(LiN(SO₂F)₂，LiFSI)，具有良好的热稳定性，对水分不敏感，且能够抑制HF的生成，且通过双氟磺酰亚胺锂盐部分取代LiPF₆可以有效抑制锂盐在高温下的分解，提高电解液的稳定性，抑制对SEI膜的破坏作用，从而提升电池的循环寿命。

其正极活性物质为包含锂镍钴锰复合氧化物，锂镍钴复合氧化物，锂镍钴铝复合氧化物，尖晶石型锂锰镍复合氧化物，具有橄榄石结构的锂磷氧化物，锂钴氧化物或锂锰氧化物的至少一种化合物。优选既可以提高电池的工作电压又具有高电化学稳定性的材料，如锂镍钴锰复合氧化物(NCM333)、锂镍钴锰复合氧化物(NCM442)、锂镍钴锰复合氧化物(NCM523)，特别优选LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)。

其实施例1-8添加的LIFSI属于微量，即＜0.01％；