一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，包含锂盐、非水溶剂以及添加剂；所述电解液中，HF的含量为20ppm以下，LiF的含量为100ppm～300ppm。本发明专利技术还公开了保护所述非水电解液的锂离子电池。本发明专利技术的非水电解液，既能够降低阻抗，提升低温放电率，又达到了提高循环寿命的效果。提高循环寿命的效果。提高循环寿命的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液及锂离子电池


[0001]本专利技术涉及电解液
，具体涉及一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液及锂离子电池。

技术介绍

[0002]锂离子电池具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、无记忆效应及环境友好等优点，被广泛应用于数码、储能、动力和军用航天航空等领域。电解液作为锂离子电池中离子传输的载体，对锂离子电池各方面性能的发挥起着至关重要的作用。
[0003]锂离子电池作为动力电池，不仅需要具有高的能量密度、功率密度和较高的安全性，还需具有使用寿命长的特点，尤其在电动汽车和规模储能领域，对锂离子电池的寿命要求越来越高。现有技术中，通过材料改性、优化电池内部结构等诸多方式来改善循环性能，成绩斐然；但随着用电设备的耐久性不断提高，面对客户对电芯循环性能要求的日益提升，磷酸铁锂及三元体系电芯的循环次数已经无法满足客户需求，通过以上改善循环性能的方式仍然不能满足需要。
[0004]因此，专业人员试图通过改进电解液添加剂的种类及其质量百分比的设计，改善电池的循环性能，解决现有低成本电池寿命大多不长的问题。目前，通过向电解液中加入常用的添加剂，如成膜添加剂VC，虽然能提高循环容量维持率，延长循环，但是其阻抗相对较大，不利于低温性能。
[0005]因此亟需开发一种能够兼顾常温循环和低温特性的非水电解液。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够兼顾常温循环和低温特性的锂离子电池非水电解液。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，包含锂盐、非水溶剂以及添加剂；所述电解液中，HF的含量为20ppm以下，LiF的含量为100ppm～300ppm。
[0009]进一步地，所述添加剂至少包括二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂。
[0010]进一步地，所述电解液中，二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的总量占所述电解液重量的0.2～2％。
[0011]进一步地，所述电解液中，二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的总量占所述电解液重量的0.2～1.5％。
[0012]进一步地，所述电解液中，二氟双草酸磷酸锂的重量占电解液总重量的0.1～0.5％，硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的重量占电解液总重量的0.3～1％。
[0013]进一步地，所述非水溶剂选自链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂中的一种或多种；
[0014]其中，所述链状碳酸酯类有机溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种；所述环状碳酸酯类有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ
‑
丁内酯中的一种或多种。
[0015]进一步地，所述非水溶剂是由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯组成的混合溶剂，三者的比例为1：(1～2)：(0.5～1)。
[0016]进一步地，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、高氯酸锂中的一种或多种。
[0017]进一步地，所述添加剂还包括二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、硫酸乙烯酯、丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯中的一种或多种。
[0018]第二方面，本专利技术还提供了一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，所述隔膜被设置为隔离所述正极与负极，所述电解液为第一方面所述的兼顾常温循环和低温特性的非水电解液。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020]本专利技术的非水电解液，既具有低阻抗的特性，有利于提高锂离子电池在低温下的放电效率；同时还提高了循环寿命，从而达到了兼顾长循环特性与低温特性的目的。
附图说明
[0021]图1是实施例与对比例的锂离子电池的常温循环性能；
[0022]图2是实施例与对比例的锂离子电池的低温放电率。
具体实施方式
[0023]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。
[0024]如
技术介绍
所述，锂离子电池作为动力电池，不仅需要具有高的能量密度、功率密度和较高的安全性，还需具有使用寿命长的特点，尤其在电动汽车和规模储能领域，对锂离子电池的寿命要求越来越高。目前，通过向电解液中加入常用的添加剂，如成膜添加剂VC，虽然能提高循环容量维持率，延长循环，但是其阻抗相对较大，不利于低温性能。
[0025]为了解决这一技术问题，本专利技术提供了一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，包含锂盐、非水溶剂以及添加剂；所述电解液中，HF的含量为20ppm以下，LiF的含量为100ppm～300ppm。
[0026]电解液中存在的HF会溶解正极活性物质，导致电极嵌锂容量的降低；同时HF也会腐蚀SEI膜，破坏电极材料的结构稳定性；此外，HF的存在也会诱发电极过程的副反应，破坏电解液自身的电化学稳定性，从而造成电池容量的降低。而电解液中LiF的存在会在负极形成薄且致密的SEI膜，有助于降低阻抗，促进离子的传导；同时LiF自身的极性强，其存在于电解液中也能够降低阻抗，提高离子的传导性能。本专利技术中，通过限定电解液中LiF的含量为80ppm～300ppm，从而能够保证电解液既具有低阻抗的特性；同时限定HF的含量为20ppm以下，从而确保了电解液具有良好的常温循环性能。
[0027]在本专利技术的一个优选的实施方式中，所述添加剂至少包括二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂。
[0028]二氟双草酸磷酸锂作为一种添加剂，其可以提高电解液中的LiF的含量，在化成阶段会优先在负极表面形成SEI膜，具有优良的锂离子通过性，且稳定性较好；同时，作为锂盐添加剂能够补充循环消耗的锂，从而利于锂离子电池的长循环性能。硫酸二甲酯基三氟硼酸锂，结构式为：其能够降低低温阻抗，提升低温放电率的效果，有利于提高了锂离子电池的低温性能；同时其也能够提高电解液中的LiF的含量，抑制HF的生成。但是二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的含量不能过高，如果含量过高的话，会促使电解液中生成HF，从而影响电池的容量和常温循环性能。
[0029]在一优选的实施例中，所述电解液中，二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的总量占所述电解液重量的0.1～2％。优选地，二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的总量占所述电解液重量的0.2～1.5％。更优选地，二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的总量占所述电解液重量的0.5～1％。
[0030]在一优选的实施例中，所述电解液中，二氟双草酸磷酸锂的重量占电解液总重量的0.1～0.5％，硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的重量占电解液总重量的0.3～1％。优选地，二氟双草酸磷酸锂的重量占电解液总重量的0.2～0.5％，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，其特征在于，包含锂盐、非水溶剂以及添加剂；所述电解液中，HF的含量为20ppm以下，LiF的含量为100ppm～300ppm。2.根据权利要求1所述的一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，其特征在于，所述添加剂至少包括二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂。3.根据权利要求2所述的一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，其特征在于，所述电解液中，二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的总量占所述电解液重量的0.1～2％。4.根据权利要求3所述的一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，其特征在于，所述电解液中，二氟双草酸磷酸锂和硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的总量占所述电解液重量的0.2～1.5％。5.根据权利要求4所述的一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，其特征在于，所述电解液中，二氟双草酸磷酸锂的重量占电解液总重量的0.1～0.5％，硫酸二甲酯基三氟硼酸锂的重量占电解液总重量的0.3～1％。6.根据权利要求1所述的一种兼顾常温循环和低温特性的非水电解液，其特征在于，所述非水溶剂选自链状碳酸酯类有机溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：李轶，余乐，王仁和，
申请(专利权)人：远景睿泰动力技术上海有限公司，
类型：发明
国别省市：