[发明专利]一种锂离子电池电解液及其应用

说明书

本发明涉及锂离子电池及其电解液制造，具体涉及一种锂离子电池电解液及其应用。本发明以添加剂1和添加剂2、锂盐，以及有机溶剂为主要成分，配制得到锂离子电池电解液。添加剂2为常用锂离子电池添加剂，添加剂1为一种含不饱和官能团的硅氧环状有机物添加剂。添加剂1通过硅氧组成六元环与包含不饱和双键的官能团的聚合反应，与添加剂2协同作用，形成高聚物包覆负极，提高SEI的稳定性，以达到延长锂离子电池循环寿命的目的。

技术领域

本发明涉及锂离子电池及其电解液制造，具体涉及一种锂离子电池电解液及其应用。

背景技术

锂离子电池高工作电压和高能量密度，以及长循环寿命的特点使其广泛应于与储能、乘用车等领域，并成为新能源的代名词。超长的循环寿命仍是锂离子电池及其应于领域所关注的热点。

目前锂离子电池生产多以人造石墨、中间相碳微球等碳素材料为负极材料，在锂离子电池首次充电过程中，这类负极材料表面会形成一层固态电解质界面(SEI膜)，SEI膜的形成为影响锂离子电池首次充放电效率的关键因素。一方面SEI膜具有电子绝缘、离子传导的特性，可防止电解液与石墨接触、电解液被还原，关系锂离子电池负极界面的稳定与循环寿命，另一方面，锂离子在进行充放电过程中，石墨会周期性的膨胀、收缩，引起SEI的破损与生长，这会消耗活性锂离子、降低电池容量。

目前，为提高电池首次充放电效率与电池的能量密度，负极预锂化及其应用被广泛研究；针对因SEI膜周期性生长而产生的循环容量衰减的问题，含VC(碳酸亚乙烯酯)等添加剂被广泛应用，学术上认为VC得到电子后不饱和键打开生成高聚物Li-Poly(VC)，高聚物可降低石墨膨胀过程中SEI膜破损的风险，有助于提升SEI的稳定性。此类SEI改性添加剂或含有不饱和键、或含有特殊官能团、或为环状有机物等。过渡金属溶出问题普遍存在与以Li(Ni,Co,Mn)O₂、LiFePO₄、LiMn₂O₄等为正极材料的锂离子电池中，溶出的金属离子或以金属单质的形式沉积于负极表面，或以金属盐沉积于负极表面，沉积的金属单质与金属离子均会对SEI膜产生不利影响，如《锰酸锂-石墨电池容量衰减过程及其调控方法的研究》论文中指出，沉积的Mn²⁺离子会降低SEI膜的Li⁺传导能力。

申请号为CN202111545635.6的中国专利《一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用》提供了一种锂离子电池电解液及其制备方法和应用。所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯和双氟草酸硼酸锂，该发明通过调控添加剂的种类与添加量来提高电池的电化学性能。其不足之处在于，高温下循环寿命仍旧有限。

综上所述，为满足锂离子电池在高温环境下超长循环寿命、高安全、高能量密度的要求，现有锂离子电池电解液仍有待开发。

发明内容

为了克服现有技术中锂离子电池在高温环境下循环寿命较低、安全性不高，以及需要提高能量密度的问题，本发明提供了一种锂离子电池电解液，该锂离子电池电解液包含添加剂1和添加剂2、锂盐，以及有机溶剂。本发明物料便宜易得，反应条件温和，制得的锂离子电池有高能量密度，在高温环境下具有超长循环寿命的同时，还兼顾安全性。

本发明具体的技术方案为：

第一方面，本发明提供了一种锂离子电池电解液，所述锂离子电池电解液包括：

添加剂1和添加剂2、锂盐，以及有机溶剂。

本发明锂离子电池电解液以添加剂1和添加剂2、锂盐，以及有机溶剂为主要成分，添加剂2为常用锂离子电池添加剂，添加剂1或含有不饱和键、或含有特殊官能团、或为环状有机物等作为负极成膜添加剂对SEI改性。添加剂1和添加剂2协同作用，改善了锂离子电池电解液的性能，提高了高温环境下锂离子电池的循环寿命。添加剂1和添加剂2优异的协同效果，使得锂离子电池电解液在高温条件下性能稳定，制得的锂离子电池有高能量密度的同时，在高温环境下具有超长循环寿命。