[发明专利]一种锂离子电池电解液、制备方法及其应用

说明书

本发明提供一种锂离子电池电解液、制备方法及其应用；所述电解液包括锂盐、有机溶剂以及添加剂，以质量百分比计，锂盐10％‑20％，有机溶剂75％‑89％，添加剂1％‑5％；其中，所述添加剂包括：环状含碳添加剂、环状含硫添加剂、含硼添加剂。本发明的电解液能够应用于磷酸锰铁锂正极材料的锂离子电池中，提高正极材料电极‑电解质界面稳定性，以解决现有磷酸锰铁锂正极材料循环过程中锰溶出，所制备的锂离子电池高温循环稳定性差的问题。

技术领域

本发明属于锂电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液、制备方法及其应用。

背景技术

目前动力电池领域，磷酸铁锂(LFP)和三元材料(NCM)作为主流正极材料并行发展。其中LFP具有高安全性、低成本、长循环的优势，成为动力电池企业的优先选择，然而其电压平台较低，难以满足更高的能量密度需求。磷酸锰铁锂(LMFP)是在LFP的基础上掺杂Mn元素而获得的橄榄石型磷酸盐正极材料，具有高安全性和稳定性。此外，锰高电压的特性使LMFP具有更高的电压平台(4.1V)，能量密度较LFP高15％左右。因此，LMFP可兼顾高安全性和高能量密度，具有极大的应用前景。当前，LMFP正极材料仍处于产业化初期，未实现大规模商用，其主要原因是LMFP中的Mn³⁺易发生歧化反应，2Mn³⁺→Mn²⁺+Mn⁴⁺，Mn²⁺能溶解在电解液中，进而在电极表面发生还原反应生成Mn沉积在负极表面，导致接触阻抗、膜阻抗增加，电池极化增加，从而导致电池容量严重损失和循环性能的恶化。特别是在高温条件下，上述歧化反应则更为严重，电池的性能更差。

当前，为了改善LMFP的循环性能，通常采用元素掺杂改性、表面包覆处理等对其进行改性，防止Mn的溶解从而提高LMFP材料的结构稳定性。元素掺杂和包覆改性可以部分改善了LMFP的电化学性能，但对于高温下的循环稳定性改善效果不理想。其次，现有电解液与LMFP正极材料的匹配性差，通过优化电解液提高LMFP电池的高温循环稳定性是亟待解决的难点。

CN115360412A公开了一种用于磷酸锰铁锂电池的电解液，包括锂盐、溶剂和添加剂；所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟甲基磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和二氟磷酸锂中的至少一种；所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯中的至少一种；所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯和N,N-二甲基丙烯酰胺DMAA中的至少一种；锂盐占电解液总质量的质量含量为10％-20％，溶剂占电解液总质量的质量含量为60％-85％，添加剂占电解液总质量的质量含量为1.7％-5％；然而上述电解液应用于磷酸锰铁锂电池时存在高温存储/高温循环过程中产气问题，进而影响电池的高温循环稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的不足及缺陷，本发明旨在提供一种锂离子电池电解液、制备方法及其应用。本发明的电解液能够应用于磷酸锰铁锂正极材料的锂离子电池中，提高正极材料电极-电解质界面稳定性，以解决现有磷酸锰铁锂正极材料循环过程中锰溶出，所制备的锂离子电池高温循环稳定性差的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种锂离子电池电解液，采用如下的技术方案：

一种锂离子电池电解液，包括：锂盐、有机溶剂以及添加剂，以质量百分比计，锂盐10％-20％(比如11％、12％、13％、15％、17％、18％、19％)，有机溶剂75％-89％(比如76％、78％、80％、82％、85％、87％、88％)，添加剂1％-5％(比如1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％)；其中，所述添加剂包括：环状含碳添加剂、环状含硫添加剂、含硼添加剂。

在上述锂离子电池电解液中，作为一种优选实施方式，所述环状含碳添加剂与所述环状含硫添加剂、所述含硼添加剂的质量比为1：(0.1-1)：(0.1-1)(比如1:0.2:0.2、1:0.2:0.5、1:0.2:0.9、1:0.5:0.2、1:0.9:0.2)。