高溫型電解液及鋰離子電池的制作方法

【技術領域】

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高溫型電解液及采用該電解液的鋰離子電池。

背景技術：

作為鋰離子電池正負極之間離子傳輸體的電解液，需要具備高電導率、寬電化學窗口和高熱穩定性。電解液主要由鋰鹽、有機溶劑和功能添加劑組成，常用鋰鹽包括lipf6，其具有高的室溫電導率、電化學穩定性好(不腐蝕集流體)，易溶于碳酸酯類有機溶劑等優良性能，但是lipf6在高溫下不穩定易分解且對痕量水敏感生成pf5、hf和lif。hf引起活性材料溶解以及sei膜不穩定，導致可逆容量衰減以及sei膜不斷生成，從而影響電池性能。同時，pf6^-和pf5容易引起ec、pc等溶劑開環反應，生成co、co2、烴類氣體和有機無機鋰鹽，導致氣壓過大使電池拉斷開啟，出現漏液著火甚至爆炸。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種高溫型電解液，該電解液中包含能夠抑制lipf6分解的添加劑，還提供一種采用該電解液的鋰離子電池。

為了實現上述目的，本發明提供一種高溫型電解液，包括鋰鹽、溶劑以及硼酸酯類或硼烷類高溫添加劑，且所述高溫添加劑占電解液總質量的0.5-5％。

在一個優選實施方式中，所述硼酸酯類高溫添加劑的結構式為

其中，r1、r2及r3為烷基、鹵代烷基、苯基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的一種或幾種。

在一個優選實施方式中，所述硼烷類高溫添加劑的結構式為

其中，r4、r5及r6為烷基、鹵代烷基、苯基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的一種或幾種。

在一個優選實施方式中，所述鋰鹽為lipf6，且lipf6占電解液總質量的10-25％。

在一個優選實施方式中，所述溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亞乙烯酯，且所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亞乙烯酯占所述電解液總質量的百分比分別為20-30％、50-60％、4-8％及1-2％。

在一個優選實施方式中，還包括丙烷磺酸內脂，且丙烷磺酸內脂占電解液總質量的1-1.5％。

在一個優選實施方式中，鹵代烷基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的鹵素為f、cl或br。

本發明還提供一種包括如權利要求2-3中任意一項所述的電解液的鋰離子電池。

本發明提供的高溫型電解液能夠用于鋰離子電池并提高其電性能，該電解液加入的硼酸酯或硼烷類高溫添加劑不僅能夠抑制高溫下lipf6的分解，緩解pf5與溶劑反應，減少co、co2和烴類氣體的生成以及電解液的過度消耗，還能夠捕獲f^-，減少hf的生成，從而優化正極活性材料和sei膜的穩定性，提升鋰離子電池的循環性能。

【附圖說明】

圖1是由一個具體實施例與對比例獲得的鋰離子電池的循環曲線。

【具體實施方式】

為了使本發明的目的、技術方案和有益技術效果更加清晰明白，以下結合附圖和具體實施方式，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解的是，本說明書中描述的具體實施方式僅僅是為了解釋本發明，并不是為了限定本發明。

本發明提供一種高溫型電解液，包括鋰鹽、溶劑及高溫添加劑。具體地，所述鋰鹽為lipf6，且lipf6占電解液總質量的10-25％。所述溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亞乙烯酯，且所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亞乙烯酯占所述電解液總質量的百分比分別為20-30％、50-60％、4-8％及1-2％。所述高溫添加劑為硼酸酯類或硼烷類有機物，且所述高溫添加劑占電解液總質量的0.5-5％。

所述硼酸酯類高溫添加劑的結構式為

其中，r1、r2及r3為烷基、鹵代烷基、苯基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的一種或幾種，鹵代烷基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的鹵素優選為f、cl或br。

所述硼烷類高溫添加劑的結構式為

其中，r4、r5及r6為烷基、鹵代烷基、苯基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的一種或幾種，鹵代烷基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的鹵素優選為f、cl或br。

上述硼酸酯類或硼烷類高溫添加劑包括硼基陰離子受體和吸電官能團，由于硼原子是缺電子結構，與電解液中的pf6^-發生物理絡合作用，從而能抑制lipf6的熱分解。

進一步地，所述電解液還包括丙烷磺酸內脂，且丙烷磺酸內脂占電解液總質量的1-1.5％。所述丙烷磺酸內脂作為現有技術中制備鋰離子電池所用的功能添加劑，也為提高鋰離子電池的高溫性能起到了積極作用。

本發明還提供一種鋰離子電池，所述鋰離子電池采用的電解液包括鋰鹽、溶劑及高溫添加劑。具體地，所述鋰鹽為lipf6，且lipf6占電解液總質量的10-25％。所述溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亞乙烯酯，且所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亞乙烯酯占所述電解液總質量的百分比分別為20-30％、50-60％、4-8％及1-2％。所述高溫添加劑為硼酸酯類或硼烷類有機物，且所述高溫添加劑占電解液總質量的0.5-5％。

所述硼酸酯類高溫添加劑的結構式為

其中，r1、r2及r3為烷基、鹵代烷基、苯基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的一種或幾種，鹵代烷基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的鹵素優選為f、cl或br。

所述硼烷類高溫添加劑的結構式為

其中，r4、r5及r6為烷基、鹵代烷基、苯基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的一種或幾種，鹵代烷基、鹵代苯基、鹵代烷硅基中的鹵素優選為f、cl或br。

進一步地，所述鋰離子電池的電解液還包括丙烷磺酸內脂，且丙烷磺酸內脂占電解液總質量的1-1.5％。

實施例

在一個具體實施方式中，所述電解液由質量分數為15％的lipf6、25％的碳酸乙烯酯、50％的碳酸甲乙酯、6％的碳酸丙烯酯、2％的碳酸亞乙烯酯、1％的丙烷磺酸內脂及1％的三(五氟苯基)硼烷組成。進一步的，采用正極片、負極片及隔膜組裝電芯并注入上述電解液制備5.0ah鋰離子電池。其中，所述正極片包括由磷酸鐵鋰、導電劑及粘結劑組成的正極活性物質涂層；負極片包括由石墨、粘結劑及導電劑組成的負極活性物質涂層。

對比例

為起到對照作用，該電解液由質量分數為15％的lipf6、25％的碳酸乙烯酯、51％的碳酸甲乙酯、6％的碳酸丙烯酯、2％的碳酸亞乙烯酯及1％的丙烷磺酸內脂組成。同樣的，采用正極片、負極片及隔膜組裝電芯并注入上述電解液制備5.0ah鋰離子電池。其中，所述正極片包括由磷酸鐵鋰、導電劑及粘結劑組成的正極活性物質涂層；負極片包括由石墨、粘結劑及導電劑組成的負極活性物質涂層。

可以理解的，實施例與對比例所制備的鋰離子電池不同之處在于注入不同的電解液，兩種電解液的區別在于實施例中存在三(五氟苯基)硼烷作為高溫添加劑，而對比例不存在該高溫添加劑。

將實施例與對比例所制備的鋰離子電池置于60℃的溫度下、按照3c的倍率進行充放電循環。測試結果如圖1所示，可以看出，添加了三(五氟苯基)硼烷作為高溫添加劑的鋰離子電池在50周后的容量保持率為90.5％，而沒有該高溫添加劑的鋰離子電池容量保持率為84.17％。

本發明提供的高溫型電解液能夠用于鋰離子電池并提高其電性能，該電解液加入的硼酸酯或硼烷類高溫添加劑不僅能夠抑制高溫下lipf6的分解，緩解pf5與溶劑反應，減少co、co2和烴類氣體的生成以及電解液的過度消耗，還能夠捕獲f^-，減少hf的生成，從而優化正極活性材料和sei膜的穩定性，提升鋰離子電池的循環性能。

本發明并不僅僅限于說明書和實施方式中所描述，因此對于熟悉領域的人員而言可容易地實現另外的優點和修改，故在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念的精神和范圍的情況下，本發明并不限于特定的細節、代表性的設備和這里示出與描述的圖示示例。