一种锂离子电池的高温电解液制造技术

本发明专利技术提供了一种锂离子电池的高温电解液，包括有机溶剂，锂盐混合物及添加剂，所述溶剂为含体积分数0～40%环状碳酸酯和含体积分数60～100%链状碳酸酯的混合试剂，所述锂盐混合物为含锂的摩尔浓度为1.0mol/L～1.4 mol/L的六氟磷酸锂与新型锂盐的混合物，所述添加剂为质量浓度为0～3%的成膜添加剂，或是质量浓度为0～3%的成膜添加剂中添加有质量浓度为0～2.0%的除水除酸添加剂。本发明专利技术提供的高温电解液制备的锂离子电池的高温循环性能得到了有效的改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池
，具体为一种锂离子电池的高温电解液。
技术介绍
近年来高镍材料被应用到电动汽车电池中，但是Ni含量的提升让原本就不太安全的三元材料热稳定性变得更加不可控。将NCM与LMFP复合能有效提升电池安全性，但是LMFP本身存在电子电导率、离子扩散低以及受Jahn-Taller影响的问题，材料本身循环性能较差，尤其是高温情况下，Mn溶出加剧了材料衰减。高镍三元本身也会因为Ni元素含量的增高容易发生阳离子混排，同时，高镍三元在高温情况下更容易与水和CO2反应，造成电池产气影响循环。而动力电池组在实际使用中，即便是有BMS的管控，模组温升也往往达到50℃以上，目前复合材料55℃循环寿命不超过500周，因此如何提升电池在高温情况下的循环寿命成为非常重要的问题。
技术实现思路
为了解决电池在高温情况下的循环寿命问题，本专利技术提供了一种锂离子电池的高温电解液，包括有机溶剂及添加剂，其特征在于：还包括锂盐混合物，所述锂盐混合物为含锂的摩尔浓度为1.0mol/L～1.4mol/L的六氟磷酸锂与新型锂盐的混合物。优选地，所述新型锂盐包括双草酸硼酸锂(LiBOB)、四氟硼酸锂(LiBF4)双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双氟代磺酰亚胺锂(LiFSI)中的至少一种。优选地，所述有机溶剂为含体积分数0～40％环状碳酸酯和含体积分数60～100％链状碳酸酯的混合试剂。优选地，所述环状碳酸酯包括碳酸丙烯酯(PC)或碳酸乙烯酯(EC)。优选地，所述所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)或碳酸甲基乙基酯(EMC)。将上述溶剂中的两种以上混合，组成沸点较高的混合溶剂，在高温循环时表现出更好的稳定性。优选地，所述添加剂为质量浓度为0～3％的成膜添加剂。优选地，所述成膜添加剂为草酸二氟硼酸锂(LiODFB)、碳酸亚乙烯酯(VC)或丙磺酸内酯(PS)的两种联用。优选地，所述添加剂为质量浓度为0～3％的成膜添加剂中添加有质量浓度为0～2.0％的除水除酸添加剂。优选地，所述除水除酸添加剂为丁二腈(SN)或己二腈(ADN)，其在酸性环境下会水解成酰胺，表现出一定的除水分能力，又由于-CN键可以与金属离子配位，削弱正极金属离子对电解液的氧化作用，同时络合HF酸，从而表现出一定除酸能力。使用本专利技术还提供的高温电解液制备的锂离子电池，其制备过程为：电解液制备：体积分数0～40％环状碳酸酯和体积分数60～100％链状碳酸酯的混合试剂按照固定体积比混合均匀后，加入含有1.0mol/L～1.4mol/L的六氟磷酸锂与新型锂盐的混合物，再投入质量浓度为0～3％的成膜添加剂和质量浓度为0～2.0％的除水除酸添加剂，混合均匀后待用。电池正极制备：以甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂，完全溶解得到1～3.5％的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液，加入1～3.5％的纳米碳管高速分散，然后混入93～98％的复合正极活性物质，充分合浆后使用涂布机均匀涂敷在厚度为12～18μm铝箔上，烘干、辊压、分切后，制成正极极片，浆料粘度：6000～8000mPa.S，正极涂敷面密度340～430g/m2(双面)。电池负极制备：以去离子水为溶剂，完全分散得到1～3％的羧甲基纤维素(CMC)后，混入1～2％的乙炔黑和92～97％的负极活性物质人造石墨，最后再与1～3％的丁苯橡胶(SBR)混合制浆，然后涂敷在厚度为8～12μm铜箔上，烘烤、辊压、分切后制成负极极片，浆料粘度：3000～5000mPa.S，负极涂敷面密度190～240g/m2(双面)。电池制备：根据所需正负极片尺寸，用隔膜将正负极隔离卷绕成电芯，然后两只电芯并联入壳后激光焊，注入本专利技术的高温电解液。所述隔膜为涂层隔膜，在PE(或者PP/PE复合)基体两面涂敷陶瓷(Al2O3或SiO2)，后在陶瓷层表面涂敷PVDF胶或者水系AFL胶，组成总厚度为12～20μm。所述的电池，可以是铝壳、钢壳或者是塑壳材料，电池容量10～60Ah。以LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2/LiMn0.8Fe0.2PO4复合正极材料的锂离子电池的制备为例对本专利技术作进一步的说明，其中保持正负极材料和锂离子电池的制备过程相同，比较不同电解液对锂离子电池在高温下循环次数的影响。对比例的电解液：溶剂EC、EMC、DMC，按照体积比1:1:1混合均匀后，加入1.2mol/L LiPF6，再投入2％wt的VC添加剂。本专利技术提供的电解液1：溶剂EC、EMC、DMC，按照体积比1:1:1混合均匀后，加入含有1.0mol/L的LiPF6和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的VC，0.5％wt的LiODFB成膜添加剂和0.5％wt的AND除水除酸添加剂。本专利技术提供的电解液2：溶剂EC、EMC、DMC，按照体积比3:3:4混合均匀后，加入含有1.0mol/L的LiPF6和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的PS，0.5％wt的LiODFB成膜添加剂，混合均匀后待用。本专利技术提供的电解液3：溶剂EC、EMC、DEC，按照体积比1:1:1混合均匀后，加入含有1.0mol/L的LiPF6和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的VC，0.5％wt的LiODFB成膜添加剂，混合均匀后待用。将上述不同的电解液按照相同的锂电池的制备步骤分别制成其他参数相同仅电解液不同的不同型号锂电池，分别对其性能进行测试。其中锂离子电池采用卷绕式结构，制作成38Ah的方形铝壳电池。其中制作电池高温循环电池在恒温箱保温5h，1C充电至4.2V后恒定电压至电流达0.05C终止，静止1h，恒流放电至3.0V。其他测试参数均参考GB/T 31484-2015《电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》。测试结果见下表及附图1。通过附图1的测试曲线及上述表格中的数据对比可以看出：使用本专利技术提供的一种锂离子电池的高温电解液制备的锂离子电池与现有技术电解液制备的锂离子电池相比，其在55℃高温循环性能从460周提升至800周。本专利技术提供的一种锂离子电池的高温电解液，由环状碳酸酯与链状碳酸酯混组成沸点较高的混合试剂，在高温循环时表现出更好的稳定性；同时将传统锂盐六氟磷酸锂与新型锂盐混合使用；在成膜添加剂中加入除水除酸添加剂，其在酸性环境下会水解成酰胺，表现出一定的除水分能力，同时络合HF酸，从而表现出一定除酸能力，降低了复合正极材料在高温情况下与水和CO2的反应。使用本专利技术提供的高温电解液制备的锂离子电池通过实验证实其高温循环性能得到了有效的改善。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术的锂电子电池在55℃高温下的循环测试曲线。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。实施例一电解液制备：溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池的高温电解液，包括有机溶剂及添加剂，其特征在于：还包括锂盐混合物，所述锂盐混合物为含锂的摩尔浓度为1.0mol/L～1.4 mol/L的六氟磷酸锂与新型锂盐的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池的高温电解液，包括有机溶剂及添加剂，其特征在于：还包括锂盐混合物，所述锂盐混合物为含锂的摩尔浓度为1.0mol/L～1.4 mol/L的六氟磷酸锂与新型锂盐的混合物。2.如权利要求1所述的一种锂离子电池的高温电解液，其特征在于：所述新型锂盐包括双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂或双氟代磺酰亚胺锂中的至少一种。3.如权利要求1所述的一种锂离子电池的高温电解液，其特征在于：所述有机溶剂为含体积分数0～40%环状碳酸酯和含体积分数60～100%链状碳酸酯的混合试剂。4.如权利要求3所述的一种锂离子电池的高温电解液，其特征在于：所述环状碳酸酯包括碳酸丙烯酯或碳酸乙烯酯。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：吴小兰，王光俊，陈炜，邢军龙，张宏立，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34