一種高鎳正極鋰離子電池非水電解液及含有該電解液的鋰離子電池的制作方法

本發明涉及鋰離子電池，具體涉及一種高鎳正極鋰離子電池非水電解液及含有該電解液的鋰離子電池。

背景技術：

1、隨著新能源車的發展，車輛的續航里程成為絕大多數車主最主要的關注點之一，因此，提升鋰離子電池的能量密度變得尤為迫切。高鎳材料，如(lini0.8co0.1mn0.1o2，簡稱ncm811)，作為正極材料因具有高比容量和低成本等優點而受到廣泛關注，成為最有潛力提高鋰離子電池能量密度的正極材料之一。

2、雖然提高截止電壓可以較為顯著地提高電池的容量，但較高的電壓(≥4.4v)會導致電解液分解產氣，電池性能劣化；且高鎳正極材料還存在結構穩定性差、過渡金屬離子溶出、晶格氧釋放和材料表面殘留水分高等問題，都會影響電池的存儲和循環性能。因此，開發出綜合性能優良的高鎳鋰離子電池材料對鋰電新能源的發展具有重要的現實意義。

3、例如，中國專利cn111106384b公開了一種匹配高鎳正極鋰離子電池的電解液，該電解液含有鋰鹽、有機溶劑、添加劑a和添加劑b，添加劑a為硼酸酯化合物，添加劑b為磷酸酯化合物；將該電解液應用于高鎳正極鋰離子電池中，其截止工作電壓為4.4～4.5v，工作溫度可達55℃，具有良好的耐高溫耐高壓循環性能；但含有三個氰基的磷酸酯在正極表面成膜阻抗很大，對低溫性能不利，必須和降低內阻的添加劑搭配使用，同時該磷酸酯化合物為高粘度液體或固體，提純難度大，生產成本高。中國專利申請cn115775908a公開了一種高鎳三元鋰離子電池電解液及含有該電解液的鋰離子電池，該電解液包含非水性有機溶劑、鋰鹽及添加劑，所述添加劑中至少包含一類低阻抗的含硅添加劑a和一類具有較高阻抗的硅烷類不飽和正極添加劑b，兩類含硅添加劑組合后可以提升電池體系循環穩定性、高低溫性能，抑制電池在使用過程中的dcr增長，但使用時由于添加劑b成膜內阻較高，還需要搭配多種降低內阻的鋰鹽(如二氟磷酸鋰)等一起使用，增加了電解液配制的難度，同時增加了使用成本。

技術實現思路

1、本發明所要解決的技術問題之一是現有技術中鋰離子電池的循環壽命短，高溫存儲性能差，電池在高溫高電壓存儲過程中電解液分解導致電池脹氣的問題，提供一種高鎳正極鋰離子電池非水電解液，該非水電解液可配比高鎳材料使用，具有循環壽命長，高溫存儲性能好的優點，同時還可以抑制電池在高電壓高溫存儲過程中電解液分解導致的電池脹氣問題。

2、本發明所要解決的技術問題之二是提供一種與技術問題之一相對應的鋰離子電池。

3、為解決上述技術問題之一，本發明采用的技術方案為：提供一種高鎳正極鋰離子電池非水電解液，該非水電解液包含鋰鹽電解質、非水溶劑和添加劑，其中，所述的添加劑包括不飽和含磷硅基酯類添加劑和多環硫酸酯類添加劑。

4、進一步地，所述的不飽和含磷硅基酯類添加劑具有式(ⅰ-1)或(ⅰ-2)所示的結構：其中，r1和r2相互獨立地選自碳原子數為1～6的飽和或不飽和的烴基、含氟烴基、含氰基烴基中的至少一種；r3～r11相互獨立地選自碳原子數為1～6的飽和或不飽和的烴基、烴氧基、含氟烴基、含氟烴氧基中的至少一種；r12選自碳原子數為1～6的飽和或不飽和的亞烴基、含氟亞烴基中的至少一種；n為0或1；且r1～r12中至少有一個含碳碳不飽和鍵。

5、進一步地，所述的多環硫酸酯類添加劑包括但不限于含至少兩個環狀硫酸酯結構的化合物，所述的環狀硫酸酯結構選自四元環、五元環、六元環中的至少一種，相鄰環之間的連接方式為聯環、螺環或橋環連接。

6、進一步地，所述的不飽和含磷硅基酯類添加劑選自以下結構式中的至少一種：

7、

8、

9、進一步地，所述的多環硫酸酯類添加劑選自以下結構式中的至少一種：

10、

11、

12、進一步地，以非水電解液的質量為100％計，所述的不飽和含磷硅基酯類添加劑在非水電解液中的質量占比為0.1～3％，所述的多環硫酸酯類添加劑在非水電解液中的質量占比為0.1～5％。

13、進一步地，所述的鋰鹽電解質為六氟磷酸鋰，該鋰鹽電解質在非水電解液中的濃度為0.5～1.5mol/l。

14、進一步地，所述的非水電解液中還含有其他添加劑，所述的其他添加劑的用量占非水電解液總質量的0.5～5％。

15、進一步地，所述的其他添加劑選自不飽和碳酸酯類、鹵代碳酸酯類、硫酸酯類、亞硫酸酯類、磺酸酯類、磷酸酯類、亞磷酸酯類、硼酸酯類、酸酐類、多腈類、膦腈類或鋰鹽類添加劑中的至少一種。

16、進一步地，所述的其他添加劑選自碳酸亞乙烯酯(vc)、乙烯基碳酸乙烯酯(vec)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、二氟代碳酸乙烯酯(dfec)、硫酸乙烯酯(dtd)、亞硫酸乙烯酯(es)、甲烷二磺酸亞甲酯(mmds)、1,3-丙烷磺酸內酯(ps)、1,3-丙烯磺酸內酯(pst)、三(三甲基硅基)磷酸酯(tmsp)、三(三甲基硅基)亞磷酸酯(tmspi)、三(三甲基硅基)硼酸酯(tmsb)、丁二酸酐(sa)、丁二腈(sn)、己二腈(adn)、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷(dene)、乙氧基五氟環三磷腈(pfpn)、二氟磷酸鋰(lipo2f2)、四氟硼酸鋰(libf4)、雙草酸硼酸鋰(libob)、二氟草酸硼酸鋰(liodfb)、雙草酸二氟磷酸鋰(lidfbp)、四氟草酸磷酸鋰(liotfp)、雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)、雙(三氟甲基磺酰亞胺)鋰(litfsi)或4,5-二氰基-2-三氟甲基-咪唑鋰(litdi)中的至少一種。

17、進一步地，所述的非水有機溶劑選自碳酸酯類、羧酸酯類、醚類溶劑中的至少一種。

18、進一步地，所述的非水有機溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲丁酯、γ-丁內酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酸苯酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、2,2,2-三氟乙基甲基碳酸酯、雙三氟乙基碳酸酯、2,2,2-三氟乙基乙酸酯、2,2-二氟乙基乙酸酯或1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟乙基醚中的至少一種。

19、為解決上述技術問題之二，本發明采用的技術方案為：提供一種鋰離子電池，該鋰離子電池包括高鎳正極材料、隔膜、負極材料和所述的非水電解液。

20、進一步地，所述的高鎳正極材料為linixcoym(1-x-y)o2，其中，m為mn或al，0.6≤x≤1，0≤y≤0.4，1-x-y≥0。

21、進一步地，所述的負極材料包括且不限于碳材料、硅碳復合材料或鋰金屬中的至少一種。

22、本發明的有益效果是：

23、本發明將不飽和含磷硅基酯類和多環硫酸酯類作為添加劑聯用，加入以高鎳材料為正極材料的電池中。一方面，不飽和含磷硅基酯可以在正極表面形成含有烷基磷的cei膜，抑制電解液的氧化分解，且不飽和硅基基團可以在負極表面形成含有si元素的sei膜，提高sei膜的熱穩定性，從而提高電池的高溫循環性能；不飽和含磷硅基酯還可以消除電解液中的水分和hf，進一步提高電池的循環壽命。另一方面，多環硫酸酯可以在電池負極形成富含li2so4等無機硫元素的sei膜，促進鋰離子的遷移，改善內阻，同時抑制電池內阻的升高，提升電池的循環性能。