本发明专利技术涉及锂离子电池技术领域，具体提供了一种电解液及包含该电解液的锂电池，该电解液，通过包括二腈化合物、五氟(苯氧基)环三磷腈和双草酸硼酸锂的添加剂组合物的使用，发挥协同增效作用，能够有效抑制电池的副反应，降低电化学极化速率，形成有效的CEI界面膜，大幅度提高正极材料在高电压循环过程中材料结构的稳定性，提高电池的循环性能。提高电池的循环性能。提高电池的循环性能。
【技术实现步骤摘要】
一种电解液及包含该电解液的锂电池
[0001]本专利技术涉及锂离子电池
，具体涉及一种电解液及包含该电解液的锂电池。
技术介绍
[0002]开发高电压正极材料是发展高能量密度电池重要的路径之一。然而常规电解液容易在正极表面发生副反应，影响高电压正极材料发挥。高电压电解液需要满足宽的电化学稳定窗口，高离子电导率，不易燃，与负极具有良好兼容性等。目前实现高电压电解液高压化的主要方法有两条途径：
①
提高溶剂本身耐氧化性：通过设计，采用取代、接枝等方法降低溶剂分子的HOMO值，拓宽其电化学稳定窗口；
②
使用电解液添加剂：成膜添加剂：添加剂能优于碳酸酯失去电子发生氧化，在正极表面形成保护膜，抑制过渡金属离子的溶出，阻止电解液与电极反应；吸附型添加剂：添加剂通过与电极表面金属离子络合，保证电极表面电荷平衡，钝化催化活性位点，从而使体系稳定。
[0003]高电压和高容量正极材料的开发，使得材料的充电电压上限已经超过碳酸酯及有机电解液的电化学稳定性极限(＞4.5V)，再加上碳酸酯溶剂易挥发、易燃烧、降低了电池使用温度范围，同时给电池带来安全隐患。
[0004]室温离子液体是由阴阳离子构成，室温下呈液态的新型溶剂。离子液体由于具有低蒸气压、低熔点、高沸点、高比热容、不可燃、高离子电导率以及高化学稳定性等优点备受关注。然而，离子液体阴离子还原电位高，对应的阳离子在石墨层间可能发生可逆脱嵌而破坏石墨结构的稳定性；粘度大，电导率低等缺点会导致较差的循环稳定性和倍率性能；离子液体价格较高，制约其商业化应用。
[0005]因此，如何提高锂电池的循环稳定性是目前研发人员亟需解决的技术问题。
技术实现思路
[0006]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的锂电池的循环稳定性较差的缺陷，从而提供一种电解液及包含该电解液的锂电池。
[0007]本专利技术提供了一种电解液，包括含氟锂盐和添加剂组合物，所述添加剂组合物包括二腈化合物、五氟(苯氧基)环三磷腈(PFPN)和双草酸硼酸锂(LiBOB)。
[0008]进一步地，所述含氟锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)和/或四氟硼酸锂。
[0009]进一步地，所述二腈化合物选自辛二腈(SUN)、丁二腈、己二腈中的至少一种。
[0010]进一步地，所述电解液中双草酸硼酸锂的摩尔浓度为1.0
‑
1.5mol/L。
[0011]进一步地，所述电解液中含氟锂盐的摩尔浓度为1.0
‑
1.1mol/L。
[0012]进一步地，二腈化合物与五氟(苯氧基)环三磷腈的体积比为1:1
‑
1:5。
[0013]进一步地，所述电解液还包括体积百分数为5
‑
20vt％的碳酸乙烯酯和/或5
‑
20vt％的碳酸丙烯酯。
[0014]本专利技术还提供了一种电解液的制备方法，包括如下步骤：
[0015]将含氟锂盐、二腈化合物、五氟(苯氧基)环三磷腈和双草酸硼酸锂混合，即得。按照常规方法混合即可，例如室温下搅拌混合，转速为200
‑
300rpm。
[0016]本专利技术还提供了一种锂电池，包括所述的电解液或者所述的制备方法制得的电解液。
[0017]进一步地，所述锂电池的正极材料选自镍锰酸锂材料、镍酸锂材料、钴酸锂材料、镍钴酸锂材料、镍锰钴酸锂材料中的至少一种。
[0018]进一步地，其特征在于，所述隔膜选自聚丙烯腈隔膜、聚偏氟乙烯隔膜、对苯二甲酸乙二醇酯隔膜中的至少一种。
[0019]通常来说，在分子中引入强吸电子性的取代基，如氟取代基，砜类官能团(
‑
SO2
‑
)、腈基官能团(
‑
CN)可有效降低被取代分子的电子云密度，增强分子的偶极矩，阳极稳定性和介电常数，使分子中的价电子难以被正极夺走从而提高分子的抗氧化电位。常见的氟代溶剂有氟代碳酸乙烯酯(FEC)、三氟丙烯碳酸酯(TFPC)等氟代碳酸酯类溶剂。通过XPS技术发现在氟代溶剂体系中CEI膜中高浓度C
‑
F组有利于正极界面稳定性，同时LiF含量的降低可减少界面阻抗。少量氟代溶剂分子在碳负极界面还原分解，可优化负极SEI膜结构，改善电解液与负极材料的相容性。氟代溶剂有一定的阻燃效果，可有效提高电解液的热稳定性和安全性。然而，氟有较强的吸电子效应，降低了溶剂的DN(donor number)值，从而降低了对锂盐的溶解能力。以砜为官能团的基础的砜类溶剂，发现其电化学窗口能达到5.0
‑
5.9V(vs Li+/Li)。然后大部分砜类存在熔点高、粘度大且与石墨兼容性差等问题，限制了其作为高电压电解液溶剂使用。需引入合适的取代基降低分子结构对称性，对分子的特性进行优化；改善砜类的烷基官能团也能改善其与石墨负极的兼容性。
[0020]氰基化合物在过渡金属表面通常存在吸附现象，且不同吸附构型稳定性存在很大差异。氰基官能团与电极表面钴原子之间可以形成表面络合物，从而可以显著改善材料的热稳定性。腈类对铝集流体在高电位下的腐蚀有一定抑制作用。但是腈类溶剂与石墨或金属锂等在低脱锂电位时相容性较差，极易在负极表面发生聚合反应，生的聚合物会组织Li+的脱嵌，限制了腈类溶剂作为单一溶剂使用。
[0021]使用电解液添加剂是提高电解液高压稳定性的一种经济有效的方法。众多添加剂中，双草酸硼酸锂不含氟、磷，具有较高的稳定性；尤其是在石墨负极表面可直接参与SEI膜的形成，即使在纯PC电解液中也可有效抑制PC在石墨层中共嵌，抑制石墨的剥离。双草酸硼酸锂也可以参与正极界面膜的形成，在高压下会发生氧化分解成硼酸或草酸官能团化合物参与正极界面膜。但是双草酸硼酸锂在碳酸酯溶剂中的溶解度较小，其较低的浓度与电导率不能满足工业化要求与日益增长的能量密度的要求。
[0022]本专利技术研究发现将二腈化合物、五氟(苯氧基)环三磷腈和双草酸硼酸锂搭配使用，可以大大改善电解液的各项性能。
[0023]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0024]1.本专利技术提供的电解液，通过包括二腈化合物、五氟(苯氧基)环三磷腈和双草酸硼酸锂的添加剂组合物与含氟锂盐搭配使用，发挥协同增效作用，能够有效抑制电池的副反应，降低电化学极化速率，形成有效的CEI界面膜，大幅度提高正极材料在高电压循环过程中材料结构的稳定性，提高电池的循环性能。
[0025]2.本专利技术提供的电解液，通过控制电解液中双草酸硼酸锂的摩尔浓度为1.0
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1.5mol/L，能够进一步增加电解液的离子电导率，提高电池的倍率性能。
[0026]3.本专利技术提供的电解液，所述二腈化合物选自辛二腈、丁二腈、己二腈中的至少一种，优选采用辛二腈与其他添加剂搭配使用，能够进一步增加电解液的离子电导率，提高电池的倍率性能。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括含氟锂盐和添加剂组合物，所述添加剂组合物包括二腈化合物、五氟(苯氧基)环三磷腈和双草酸硼酸锂。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述含氟锂盐选自六氟磷酸锂和/或四氟硼酸锂；和/或，所述二腈化合物选自辛二腈、丁二腈、己二腈中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述电解液中双草酸硼酸锂的摩尔浓度为1.0
‑
1.5mol/L。4.根据权利要求1
‑
3中任一所述的电解液，其特征在于，所述电解液中含氟锂盐的摩尔浓度为1.0
‑
1.1mol/L。5.根据权利要求1
‑
4中任一所述的电解液，其特征在于，所述二腈化合物与五氟(苯氧基)环三磷腈的体积比为1:1
‑
1:5。6.根据权利要求1
‑<...
【专利技术属性】
技术研发人员：白岩，刘心同，周世波，郑军华，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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