锂离子电池电解液及其制备方法、锂离子电池和涉电设备技术

本申请提供一种锂离子电池电解液及其制备方法、锂离子电池和涉电设备，涉及锂离子电池领域。锂离子电池电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂；所述添加剂包括氰基

【技术实现步骤摘要】
锂离子电池电解液及其制备方法、锂离子电池和涉电设备


[0001]本申请涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液及其制备方法、锂离子电池和涉电设备。

技术介绍

[0002]为了推动可持续发展，具备能量密度高，循环寿命长和环境安全的特点的锂离子电池得到了越来越多研究者的关注。随着锂离子电池产业的快速发展，应用也从便携式电子设备逐渐拓展到电动汽车，电动工具乃至军工航空航天等领域。在保证安全的前提下，提高动力电池的能量密度是工作者的重点研究方向。目前商业化的层状锂钴氧化物LCO，因其具有优异的循环稳定性和速率能力而得到广泛的应用。其具有高的理论容量(274mAh
·
g
‑1)，但由于目前商业化的LCO正极一般在4.2V下运行，只有一半的理论容量被利用，可以通过提高工作电压来改进。但是当工作电压大于4.2V时，电池内部的电解液会发生严重分解，会导致电极/电解液界面阻抗增加。同时分解产生的HF腐蚀使电极材料导致过渡金属的溶出，从正极迁移到负极并在表面沉积，会进一步地造成电解液发生还原反应并恶化电池循环性能。
[0003]通过在电极和电解液之间建立稳定界面层会有利于抑制电解液的分解和过渡金属的溶出。目前研究者主要使用的有三种办法：一是在材料颗粒外层进行无机层包覆，二是对材料进行元素掺杂，三则是应用电解液添加剂在电极表面建立正极电解质界面层来保护电极材料。相比于对电极材料进行包覆或掺杂的复杂操作，应用添加剂由于具有用量少，成本低，毒性小的优点更受研发者的欢迎。值得注意的是，由电解液添加剂构建的CEI膜需要具有离子导电性，电子绝缘性和化学机械稳定性的特点，但这些性质高度依赖于CEI膜的结构和组成，这都与添加剂的分子结构密切相关。遗憾的是，目前所研究的添加剂仍然难以构建兼备这些优良特性的CEI界面膜。
[0004]因此，如何选取一种电解液添加剂应用于锂离子电池LCO正极以构建稳定的电极/电解液界面，并使锂离子电池展现出优异的循环性能和倍率性能，有待于进一步探索与开发。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种锂离子电池电解液及其制备方法、锂离子电池和涉电设备，以解决上述问题。
[0006]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
[0007]一种锂离子电池电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂；
[0008]所述添加剂包括氰基
‑
苯硼酸，所述添加剂占所述电解质锂盐和所述有机溶剂的总质量的0.01％
‑
5％；
[0009]优选地，所述添加剂占所述电解质锂盐和所述有机溶剂的总质量的1％
‑
3％。
[0010]优选地，所述电解质锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺
酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的一种或者多种；
[0011]优选地，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。
[0012]优选地，所述电解质锂盐的浓度为0.5mol/L
‑
1.5mol/L。
[0013]优选地，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和线型碳酸酯，所述环状碳酸酯和所述线型碳酸酯的质量比为(1:1)
‑
(3:7)。
[0014]优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丁内酯、戊内酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的一种或多种；
[0015]优选地，所述有机溶剂占所述锂离子电池电解液的总质量的80％
‑
90％。
[0016]本申请还提供一种所述的锂离子电池电解液的制备方法，包括：
[0017]将所述电解质锂盐、所述有机溶剂和所述添加剂混合，得到所述锂离子电池电解液。
[0018]优选地，所述混合包括：
[0019]将环状碳酸酯溶剂和线型碳酸酯溶剂混合，经除杂除水纯化后，得到混合溶剂；
[0020]将锂盐与所述混合溶剂混合并静置溶解，得到电解液；
[0021]将所述电解液与所述添加剂混合并静置溶解，得到所述锂离子电池电解液。
[0022]优选地，所述除杂除水纯化使用分子筛、氢化锂、氢化钙、活性炭、无水氧化钙、氯化钙、五氧化二磷、碱金属、碱土金属中的任意一种或多种进行处理。
[0023]本申请还提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和所述的锂离子电池电解液。
[0024]本申请还提供一种涉电设备，包括所述的锂离子电池。
[0025]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
[0026]本申请提供的锂离子电池电解液，以氰基
‑
苯硼酸(CBB)作为添加剂，由于其具有较高的HOMO值能够优先在正极表面氧化，同时添加剂分子上的苯基、氰基和含硼官能团能够协同调整界面组成，且与HF优先结合生成B
‑
F类物质，有效抑制其对电极的腐蚀；有利于在正极界面构建稳定的正极
‑
电解液界面膜来抑制一系列有害反应的进行，并保护LCO正极表面。因此，CBB的成功应用能提供一种简便的方法提高LCO正极材料在常温(25℃)和低温(0℃)环境下的容量保持率和循环性能。
[0027]本申请提供的锂离子电池电解液的制备方法，操作简单。
[0028]本申请提供的锂离子电池和涉电设备，电性能优异。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
[0030]图1为实施例1和对比例1制备的电解液分别应用于LCO半电池1C循环300圈的测试对比图；
[0031]图2为实施例1和对比例1制备的电解液分别应用于LCO半电池不同圈数循环下的
容量
‑
电压测试对比图；
[0032]图3为实施例1和对比例1制备的电解液分别应用于LCO半电池进行的倍率性能测试对比图；
[0033]图4为实施例1和对比例1制备的电解液分别应用于低温环境中LCO半电池进行的容量对比图；
[0034]图5为实施例1和对比例1制备的电解液分别应用于LCO半电池1C循环300圈后的阻抗测试对比图；
[0035]图6为实施例1和对比例1制备的电解液，以及未循环LCO电极分别应用于LCO半电池在300圈循环后的SEM,TEM和HRTEM图像。
具体实施方式
[0036]如本文所用之术语：
[0037]“由
……
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，包括电解质锂盐、有机溶剂和添加剂；所述添加剂包括氰基
‑
苯硼酸，所述添加剂占所述电解质锂盐和所述有机溶剂的总质量的0.01％
‑
5％；优选地，所述添加剂占所述电解质锂盐和所述有机溶剂的总质量的1％
‑
3％。2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解质锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的一种或者多种；优选地，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。3.根据权利要求2所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解质锂盐的浓度为0.5mol/L
‑
1.5mol/L。4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和线型碳酸酯，所述环状碳酸酯和所述线型碳酸酯的质量比为(1:1)
‑
(3:7)。5.根据权利要求4所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、...

【专利技术属性】
技术研发人员：李纾黎，夏信德，
申请(专利权)人：柳州鹏辉能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：