非水电解液及包含其的锂离子电芯制造技术

本发明专利技术涉及一种非水电解液及包含其的锂离子电池。所述非水电解液包括复合电解质和溶剂，所述复合电解质至少包括第一电解质S1和第二电解质S2，所述第一电解质S1包括一种或多种选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、高氯酸锂和二氟草酸硼酸锂的锂盐，所述第二电解质S2包括一种或多种选自三氟磺酰锂、双(氟磺酰)亚胺锂、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双(五氟乙基磺酸)亚胺锂、双(氟代丙二酸)硼酸锂和4,5

【技术实现步骤摘要】
非水电解液及包含其的锂离子电芯


[0001]本专利技术属于锂离子电池
具体地，本专利技术涉及一种非水电解液及包含其的锂离子电芯。

技术介绍

[0002]随着锂离子二次电池不断技术迭代，目前锂离子电池能量密度已到极限300
‑
350Wh/kg。
[0003]商业化的锂离子电池依然采用液态有机电解液体系，有机电解液本身易挥发、易燃、闪点低，并且电池在长期充放循环过程中，易形成锂枝晶，会严重影响电池安全性能。
[0004]固态电池可以有效提高安全性及单体电芯能量密度，但目前全固态电池技术尚不成熟，如材料间界面问题，正极活性材料与固态电解质之间的化学与电化学稳定性、固态电解质成本高等。
[0005]准固态锂离子电池作为传统液体电池与全固态电池中间过渡产品，可解决全固态电池界面问题，又能减少电解液使用量而提高电芯安全性能，且可兼容传统液体锂电池制作工艺，是一种提高电芯能量密度、安全性能的重要手段之一，尤其基于高镍/高硅的高能量密度锂离子电池体系。
[0006]目前已报道的准固态电池工艺技术路线采用引入一定量聚合单体在电芯内部构建具有可导离子三维聚合物电解质。这会导致电芯整体内阻增大而影响电芯的电化学性能；同时，准固态电池体系中仍然需要少量液态电解液(液态电解质质量百分比例<5%)，同样存有液态电解液问题，在低温下离子电导率、锂离子扩散系数降低，容易导致六氟磷酸锂的结晶析出，快速充电时负极片容易析锂等。
[0007]因此，需要开发一种适合于准固态电池的电解液体系，其能降低电池内阻并改善电芯电化学性能；同时能够提高电池的安全性能。

技术实现思路

[0008]本专利技术的一个目的是提供一种适合于准固态电池的电解液体系，其能有效降低锂离子电池的直流内阻，在明显改善电池高低温充放电倍率性能的同时，对安全性能也有一定提升。
[0009]本专利技术的另一目的是提供一种准固态锂离子电池，其具有降低的直流内阻、改善的高低温充放电倍率性能以及提高的安全性能。
[0010]本申请中的术语“准固态锂离子电池”是指介于液态电池和全固态电池之间的一种锂离子电池。此处“液态”和“全固态”是相对于电解液（质）的形态而言。在本申请某一实施方式中，“准固态锂离子电池”指既含有液态电解液又含有凝胶电解质的锂离子电池。
[0011]本申请中，术语“电池”既可以具有一个电芯，也可以具有由多个电芯构成的模组，以及可以具有包含复杂结构的多个电芯和/或模组。
[0012]本专利技术的目的可以通过以下技术方案得到解决。
[0013]根据本专利技术的一个方面，提供一种非水电解液，其包括复合电解质和溶剂，所述复合电解质至少包括第一电解质S1和第二电解质S2，其特征在于，所述第一电解质S1包括一种或多种选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、高氯酸锂和二氟草酸硼酸锂的锂盐，所述第二电解质S2包括一种或多种选自三氟磺酰锂、 双(氟磺酰)亚胺锂、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂、 双三氟甲基磺酰亚胺锂、双(五氟乙基磺酸)亚胺锂、双(氟代丙二酸)硼酸锂和4,5
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二氰基
‑2‑
(三氟甲基)咪唑)锂的锂盐，所述复合电解质浓度满足：2.5 mol/L≥S1+S2≥0.7 mol/L，所述第一电解质S1浓度满足：2.2 mol/L≥S1≥0.1 mol/L，所述第二电解质S2浓度满足：2.4 mol/L≥S2≥0.3 mol/L。
[0014]根据本专利技术的第二方面，提供一种锂离子电芯，其特征在于，包括正极片、负极片、隔膜、上述非水电解液和凝胶电解质。
[0015]根据本专利技术的第三方面，提供一种电池模组，其特征在于，包括上述锂离子电芯。
[0016]根据本专利技术的第四方面，提供一种电池包，其特征在于，包括上述电池模组。
[0017]根据本专利技术的第五方面，提供一种电动汽车，其特征在于，包括上述电池包。
[0018]本专利技术的非水电解液能够有效降低准固态锂离子电池的直流内阻(DCR)，在改善电池高低温充放电倍率性能的同时，提高安全性能。
附图说明
[0019]下面结合附图对本专利技术进行更详细地说明和解释，其中：图1示出了对比例和实施例1
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3的准固态锂离子电池的直流内阻(DCR)变化。
[0020]图2示出了对比例和实施例1
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3的准固态锂离子电池的倍率放电容量保持率。
[0021]图3示出了对比例和实施例1
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3的准固态锂离子电池的低温(
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20℃)放电性能。
[0022]图4示出了对比例和实施例1
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3的准固态锂离子电池的低温(
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20℃)/1.0C放电保持率。
具体实施方式
[0023]在下文中，将更全面地体现本专利技术的各方面以及更进一步的目的、特征和优点。
[0024]非水电解液根据本专利技术的第一方面，提供一种非水电解液，其包括复合电解质和溶剂，所述复合电解质至少包括第一电解质S1和第二电解质S2，其特征在于，所述第一电解质S1包括一种或多种选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、高氯酸锂和二氟草酸硼酸锂的锂盐，所述第二电解质S2包括一种或多种选自三氟磺酰锂、 双(氟磺酰)亚胺锂、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂、 双三氟甲基磺酰亚胺锂、双(五氟乙基磺酸)亚胺锂、双(氟代丙二酸)硼酸锂和4,5
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二氰基
‑2‑
(三氟甲基)咪唑)锂的锂盐，所述复合电解质浓度满足：2.5 mol/L≥S1+S2≥0.7 mol/L，所述第一电解质S1浓度满足：2.2 mol/L≥S1≥0.1 mol/L，所述第二电解质S2浓度满足：2.4 mol/L≥S2≥0.3 mol/L。
[0025]有利地，所述第二电解质S2浓度满足：2.4 mol/L≥S2≥0.4 mol/L，优选2.0 mol/L≥S2≥0.6 mol/L。有利地，所述第一电解质S1的浓度与所述第二电解质的浓度S2的比值为0.5~1.5，优选0.5~1。
[0026]优选地，所述第一电解质包括六氟磷酸锂，所述第二电解质包括一种或多种选自三氟磺酰锂、 双(氟磺酰)亚胺锂、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂和 双三氟甲基磺酰亚胺锂的锂盐。
[0027]在非水电解液的一些实施方式中，所述复合电解质包含以下组合之一：(i) 0.6 mol/L六氟磷酸锂和0.4 mol/L双(氟磺酰)亚胺锂；(ii) 0.6 mol/L六氟磷酸锂和0.6 mol/L双(氟磺酰)亚胺锂；(iii) 1.5 mol/L六氟磷酸锂和1.0 mol/L三氟磺酰锂；(iv) 1.1 mol/L六氟磷酸锂和0.8 mol/L双(氟磺酰)亚胺锂、0.1 mol/L4,5
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二氰基
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(三氟甲基)咪唑)锂。
[0028]所述溶剂合适地选自链状碳酸酯、环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非水电解液，其包括复合电解质和溶剂，所述复合电解质至少包括第一电解质S1和第二电解质S2，其特征在于，所述第一电解质S1包括一种或多种选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、高氯酸锂和二氟草酸硼酸锂的锂盐，所述第二电解质S2包括一种或多种选自三氟磺酰锂、 双(氟磺酰)亚胺锂、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂、 双三氟甲基磺酰亚胺锂、双(五氟乙基磺酸)亚胺锂、双(氟代丙二酸)硼酸锂和4,5
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二氰基
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(三氟甲基)咪唑)锂的锂盐，所述复合电解质浓度满足：2.5 mol/L≥S1+S2≥0.7 mol/L，所述第一电解质S1浓度满足：2.2 mol/L≥S1≥0.1 mol/L，所述第二电解质S2浓度满足： 2.4 mol/L≥S2≥0.3 mol/L。2.如权利要求1所述的非水电解液，其特征在于，所述第二电解质S2浓度满足：2.4 mol/L≥S2≥0.4 mol/L，优选2.0 mol/L≥S2≥0.6 mol/L。3.如权利要求1或2所述的非水电解液，其特征在于，所述第一电解质S1的浓度与所述第二电解质的浓度S2的比值为0.5~1.5，优选0.5~1。4.如权利要求1~3任一项所述的非水电解液，其特征在于，所述第一电解质包括六氟磷酸锂，所述第二电解质包括一种或多种选自三氟磺酰锂、 双(氟磺酰)亚胺锂、(三氟甲基磺酰)(全氟丁基磺酰)亚胺锂和 双三氟甲基磺酰亚胺锂的锂盐。5.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，肖遥，孔振凯，
申请(专利权)人：蔚来汽车科技安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：