锂离子电池的电解液及其制备方法、锂离子电池技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池的电解液，包括电解质、环状醚类溶剂、链状醚类溶剂和无机锂盐添加剂。相对于传统的碳酸酯类溶剂，本申请的电解液中的环状醚类溶剂和链状醚类溶剂不易发生化学分解生成气体分子，同时加以使用无机锂盐添加剂，可以抑制钛酸锂材料对电解液的诱导分解，大大提高相应电池的大倍率充放电循环稳定性。因此相对于传统的锂离子电池的电解液，本申请的锂离子电池的电解液不容易发生化学分解生成气体分子，避免了钛酸锂电池产生胀气。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域，特别是涉一种锂离子电池的电解液及其制备方法，以及采用该电解液的锂离子电池。
技术介绍
作为新能源之一的锂离子电池由于具有能量密度高和使用寿命长等优点被广泛地应用在电子产品、电动车以及植入式医疗器械中。随着锂离子电池应用范围的扩大，对电池材料的安全性、电池大倍率充放电性能以及循环寿命提出更高的要求。传统的锂离子电池负极材料为石墨材料，但其存在严重的缺陷：(1)石墨碳负极表面由于有表面固体-电解液界面膜(SEI)的生成与生长而使相关电池的不可逆容量随循环积累而使电池寿命降低；(2)在一些碳石墨负极与某些优良的电解液溶剂(如碳酸丙烯酯等)配合使用中，由生成SEI膜反应的产物插入到石墨层促使其结构坍塌而导致电池失效；(3)石墨碳在充放电的过程中会有约10％的体积变化而导致活性材料之间以及与集流体发生脱离，极片失去电子传导连续性，最终电池寿命缩短，安全性降低。这些弊端严重影响了石墨碳负极在大型储能和动力运输领域中的广泛应用，从而促使人们寻找其他替代性的非碳负极材料以满足锂离子电池在这些领域中的应用。钛酸锂因其材料自身的独特性正好弥补了上述石墨碳材料的不足，其自身的独特性为：(1)钛酸锂为“零应变”材料，在整个充放电循环过程中发生非常小的体积变化(少于0.2％)，且钛酸锂材料始终呈稳定的尖晶石结构，这一特点大大提高了相应电池的循环寿命以致达到至少超过上万次，同时也相应地提高了电池的安全性；(2)由于钛酸锂的电压平台在1.55V(vsLi/Li+)，因此钛酸锂在1-3V(vsLi/Li+)时不与电解液反应生成SEI膜，可以避免因SEI膜的生成和组成不稳定而造成电池循环寿命和安全性降低，同时可以拓宽电解液溶剂的选择范围。此外，钛酸锂的生产原料资源丰富且无毒环保，其生产工艺相对简单，易于实现工业化，因此钛酸锂是使锂离子电池实现在动力及大型储能领域得到大规模应用的非常有希望的负极材料。然而，在开发相关的钛酸锂电池中普遍存在着电池高温胀气的问题，即由于材料自身的催化作用诱导电解液中的有机溶剂发生化学分解反应产生大量气体，致使电池发生严重的气胀，循环性能衰减加快，此种现象尤其对软包装电池尤为严重，这样会导致电池安全性能降低，因而制约了它在动力及储能领域中的大规模应用。传统的锂离子电池的电解液的组成为电解质六氟磷酸锂(LiPF6)、碳酸酯类混合溶剂以及一定量的无机锂盐添加剂。LiPF6的稳定性是在几类电解质盐中比较差的，尤其是当电解液中存在相对较高含量的水分时，LiPF6容易分解生成氢氟酸，而碳酸酯类溶剂在大量氢氟酸的存在下，更容易发生化学分解生成各种气体分子，导致钛酸锂电池严重胀气。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的锂离子电池的电解液容易使钛酸锂电池产生严重胀气的问题，提供一种不易使钛酸锂电池产生严重胀气的锂离子电池的电解液。一种锂离子电池的电解液，包括电解质、环状醚类溶剂、链状醚类溶剂和无机锂盐添加剂。在其中一个实施例中，所述电解质为有机锂盐。在其中一个实施例中，所述有机锂盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和双五氟乙烷磺酰亚胺锂中的至少一种。在其中一个实施例中，所述电解质的浓度为0.8mol/L～2mol/L。在其中一个实施例中，所述环状醚类溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷和1,4-二氧六环中的至少一种。在其中一个实施例中，所述链状醚类溶剂为二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的至少一种。在其中一个实施例中，所述环状醚类溶剂与所述链状醚类溶剂的体积比为2:8～7:3。在其中一个实施例中，所述无机锂盐添加剂为硝酸锂，所述无机锂盐添加剂的浓度为0.01mol/L～0.5mol/L。此外，还提供一种锂离子电池的电解液的制备方法，包括如下步骤：将电解质和无机锂盐添加剂在80℃～130℃条件下烘烤12h～48h除去水分，将环状醚类溶剂和链状醚类溶剂进行除水处理至水分为10ppm以下，得到除水后的电解质、环状醚类溶剂、链状醚类溶剂和无机锂盐添加剂；将除水后的所述电解质、所述环状醚类溶剂、所述链状醚类溶剂和所述无机锂盐添加剂在惰性气体氛围中混合，得到锂离子电池的电解液。还提供一种锂离子电池，包括上述的锂离子电池的电解液。上述锂离子电池的电解液体系采用电解质、环状醚类溶剂、链状醚类溶剂和无机锂盐添加剂的混合溶液，相对于传统的碳酸酯类溶剂，本申请的电解液中的环状醚类溶剂和链状醚类溶剂不易发生化学分解生成气体分子，同时加以使用无机锂盐添加剂，可以抑制钛酸锂材料对电解液的诱导分解，大大提高相应电池的大倍率充放电循环稳定性。因此相对于传统的锂离子电池的电解液，本申请的锂离子电池的电解液不容易发生化学分解生成气体分子，避免了钛酸锂电池产生胀气。附图说明图1为一实施方式的锂离子电池的电解液的制备方法的流程图；图2为由钛酸锂(LTO)和磷酸铁锂(LFP)组成的全电池在实施例1的电解液中及5C/5C大倍率充放电条件下的循环性能图；图3为由钛酸锂(LTO)和金属锂组成的半电池分别在实施例1、对比例1和对比例2的电解液中及5C/5C大倍率充放电条件下的循环性能的对比图；图4为由钛酸锂(LTO)和金属锂组成的半电池分别在实施例2、对比例1和对比例2的电解液中及5C/5C大倍率充放电条件下的循环性能的对比图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。一实施方式的锂离子电池的电解液，包括电解质、环状醚类溶剂、链状醚类溶剂和无机锂盐添加剂。电解质为有机锂盐。本申请的用作电解质的有机锂盐可以为四氟硼酸锂(LiBF4)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、草酸二氟硼酸锂(LiODFB)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池的电解液，其特征在于，包括电解质、环状醚类溶剂、链状醚类溶剂和无机锂盐添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的电解液，其特征在于，包括电解质、环状醚类溶剂、
链状醚类溶剂和无机锂盐添加剂。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池的电解液，其特征在于，所述电解质
为有机锂盐。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池的电解液，其特征在于，所述有机锂
盐为四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和
双五氟乙烷磺酰亚胺锂中的至少一种。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的锂离子电池的电解液，其特征在于，
所述电解质的浓度为0.8mol/L～2mol/L。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池的电解液，其特征在于，所述环状醚
类溶剂为四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷和1,4-二氧六环中的至少
一种。
6.根据权利要求1所述的锂离子电池的电解液，其特征在于，所述链状醚
类溶剂为二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的至少一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙喜梅，黄碧英，
申请(专利权)人：龙能科技苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32