一種鋰離子電池非水電解液及鋰離子電池的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電化學技術領域，具體說是一種鋰離子電池非水電解液及鋰離子電 池。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池因為其優秀的電化學性能，安全環保等特性，是目前最受歡迎，最廣泛 使用的二次電池。隨著新能源汽車對續航里程的不斷提高和3C數碼產品輕薄化的不斷發 展，電池行業越來越要求鋰離子電池高能量密度化。高能量密度化目前主要通過兩個途徑 實現，就是采取高容量正極和高容量負極。目前較為成熟的高容量正極主要是高電壓鈷酸 鋰材料，如已經成熟的4. 35V和即將成熟的4. 4V的高電壓鈷酸鋰正極；高容量負極主要有 高壓實石墨負極和娃碳合金材料。娃碳合金材料在循環過程中存在較大的體積膨脹，會大 大劣化循環性能，這個問題目前還難以解決，所以高容量硅碳合金負極材料短期內還難以 實現商業化，常見的高容量負極主要是高壓實石墨負極。高壓實石墨負極的壓實密度一般 在1. 6~1. 75g/cm3,且技術較為成熟，已經大批量應用在3C數碼電池中，負極壓實1. 8g/ cm3或以上將會是下一步高容量石墨負極的技術趨勢。
[0003] 目前較為成熟的3C數碼用高能量密度鋰離子電池主要是高電壓鈷酸鋰電池，這 種電池體系的正極壓實密度一般在4. Og/cm3以上，負極壓實密度一般在1. 65g/cm3以上。在 這種高壓實的電池體系中，往往存在電解液滲透難的問題。因為正、負極的壓實密度大，電 極片較厚，電極材料顆粒之間的空隙較小，導致電解液短時間內很難滲透到極片內部，從而 導致電池制作過程中電解液保有量不足，存在電池循環性能嚴重不足和析鋰的問題，同時 由于電解液在高壓實正、負極界面滲透難的問題，使得電解液與電極之間的接觸內阻增大， 也會影響電池容量的發揮和大倍率的充放電性能。
[0004] 為了解決高壓實電池體系中電解液滲透難的問題，現有技術提出了在電解液中添 加氟苯類化合物的做法。比如：
[0005] (1)專利號為CN103715454A，專利名稱為"一種鋰離子電池用電解液以及含有該 電解液的二次電池"的發明專利，公開了在電解液中添加以電解液總重量計為1-15 %的氟 苯類化合物，所采用的氟苯類化合物選自對氟甲苯、2-氟代甲苯、3-氟代甲苯、1，3-二氟 苯、三氟甲苯、對氟苯酚、對氯氟苯、對溴氟苯、2_溴-4-氟苯酚、2, 4-二氯氟苯、對氟苯甲 諷、5-氟苯甲酸乙醋、1-乙酰氧基_2_氟苯、1-乙酰氧基_3_氟苯、1-乙酰氧基_4_氟苯、 2-乙酰氧基-2, 4-二氟苯、烯丙基五氟苯中的至少一種；
[0006] (2)專利號為CN103531864A，專利名稱為"一種鋰離子電池及其電解液"的發明專 利，公開了在電解液中添加以電解液重量計為1. 0-5. 0 %的氟苯；
[0007] (3)專利號為CN104466248A，專利名稱為"一種電解液及使用該電解液的鋰離子 電池"的發明專利，公開了在電解液中添加以電解液重量計為0. 1-15%的氟苯。
[0008] 上述專利所添加的氟苯類化合物，在一定程度上提高了電解液的滲透性能，提高 了電池容量，改善了電池的充放電循環性能和高低溫儲存性能，但提升效果有限，且對于壓 實密度在1. 65g/cm3以上的石墨負極材料，上述電解液的滲透性能提升并不明顯，因此尋求 一種能顯著提升電解液的滲透性能尤其是在負極壓實密度在1. 65g/cm3以上的電池體系中 的滲透性能的電解液添加劑，成為了本領域技術人員亟待解決的一大技術難題。
【發明內容】
[0009] 本發明所要解決的技術問題是提供一種滲透性能更好、可適用于更高壓實密度電 池體系的鋰離子電池非水電解液，并進而提供一種電容量更高、充放電循環性能和高溫穩 定性能更好的鋰離子電池。
[0010] 為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案一為：
[0011] 一種鋰離子電池非水電解液，包括：
[0012] 有機溶劑；
[0013] 鋰鹽；
[0014] 以及添加劑，所述添加劑包括以電解液重量計為0.lwt% -2wt%的1，2, 3-三氟 苯。
[0015] 為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案二為：
[0016] 一種鋰離子電池，包括正極、負極、隔膜和非水電解液，所述非水電解液包括有機 溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括以電解液重量計為0.lwt% -2wt%的1，2, 3-三氟苯。
[0017] 本發明的有益效果在于：區別于現有的電解液，本發明向電解液中添加 0.lwt% -2wt%的1，2, 3-三氟苯，由于1，2, 3-三氟苯含有三個強吸電子基團的F原子，且 三個F原子處在相鄰的位置，能提高電解液與電極界面的兼容性，大幅降低電解液與高壓 實石墨負極之間的接觸角，起到類似表面活性劑的作用，提高電解液與電極之間的附著力， 從而顯著提高電解液的滲透性。采用本發明電解液制得的鋰離子電池，具有高容量保持率、 優異的循環性能和高溫存儲性能。
【具體實施方式】
[0018] 為詳細說明本發明的技術內容、所實現目的及效果，以下結合實施方式予以說明。
[0019] 本發明最關鍵的構思在于：采用1，2, 3-三氟苯作為電解液的添加劑，相比現有的 氣苯類化合物，可以有效提尚電解液與極片的相容性，提尚電解液在極片上的滲透性能。
[0020] 具體的，本發明提供的鋰離子電池非水電解液，包括：
[0021] 有機溶劑；
[0022] 鋰鹽；
[0023] 以及添加劑，所述添加劑包括以電解液重量計為0.lwt% _2wt%的1，2, 3-三氟 苯。
[0024] 本發明的技術原理為：
[0025] 1，2, 3-三氟苯含有三個強吸電子基團的F原子，且三個F原子處在相鄰的位置，能 大幅降低電解液與高壓實石墨負極之間的接觸角，降低電解液在極片上的表面張力，有類 似表面活性劑的作用，提高電解液與電極之間的附著力，從而顯著提高電解液的滲透性。同 時1，2, 3-三氟苯還具有正極成膜作用，所成的膜可以保護正極，從而改善電池的高溫存儲 性能和循環性能。因此本發明提供的電解液相比現有電解液，滲透和浸潤性能更好，可適用 于更高壓實密度電池體系，制得的鋰離子電池具有高容量保持率、優異的循環性能和高溫 存儲性能。
[0026] 對于電解液中1，2, 3-三氟苯的含量，當1，2, 3-三氟苯的含量小于0. 1 %時，其對 改善電解液與極片之間的相容性有限，對電解液的滲透性能起不到應有的改善效果；當其 含量大于2%時，容易在正極發生氧化分解，導致正極界面阻抗增大，劣化電池性能。
[0027] 進一步的，所述的鋰離子電池電解液中，所述電解液添加劑還包括碳酸亞乙烯酯、 氟代碳酸乙烯酯、1，3-丙烷磺內酯中的一種或多種組合的添加劑。碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸 乙烯酯或1，3-丙烷磺內酯等添加劑，是優良的負極成膜添加劑，可以有效提高電池的循環 性能。
[0028] 進一步的，所述的鋰離子電池電解液中，所述電解液添加劑還包括二腈類化合物。
[0029] 二腈化合物，可以和金屬離子發生絡合作用，降低電解液分解，抑制金屬離子溶 出，保護正極，提高電池高溫性能。
[0030] 進一步的，所述二腈化合物選自丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈 和癸二腈中的一種或兩種以上。
[0031] 進一步的，所述非水有機溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二 甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一種或兩種以上。
[0032] 進一步的，所述非水有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的組合物。
[0033] 進一步的，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、二 (三氟甲基磺酰）亞胺鋰和雙氟磺酰亞胺鋰鹽中的一種或兩種以上。
[0034] 具體的，本發明提供的鋰離子電池，包括正極、負極、隔膜和非水電解液，所述非水 電解液包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括以電解液重量計為〇.lwt% _2wt% 的1，2, 3-三氟苯。
[0035] 進一步的，所述鋰離子電池，其負極材料的壓實密度大于等于1. 65g/cm3。
[0036] 進一步的，所述添加劑還包括碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1，3-丙烷磺內酯的 一種或多種。
[0037] 進一步的，所述添加劑還包括二腈類化合物，所述二腈化合物選自丁二腈、戊二 腈、己二腈、庚二腈、辛二腈、壬二腈和癸二腈中的一種或兩種以上。
[0038] 進一步的，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、二 (三氟甲基磺酰）亞胺鋰和雙氟磺酰亞胺鋰鹽中的一種或兩種以上。
[0039] 進一步的，所述鋰離子電池，其充電截止電壓大于4. 2V而小于等于4. 5V。
[0040] 實施例1
[0041] 本實施例鋰離子電池的制備方法，包括正極制備步驟、負極制備步驟、電解液制備 步驟、隔膜制備步驟和電池組裝步驟；
[0042] 所述正極制備步驟為：按96. 8:2. 0:1. 2的質量比混合高電壓正極活性材料鈷酸 鋰，導電碳黑和粘結劑聚偏二氟乙烯，分散在N-甲基-2-吡咯烷酮中，得到正極漿料，將正 極漿料均勻涂布在鋁箔的兩面上，經過烘干、壓延和真空干燥，并用超聲波焊機焊上鋁制引 出線后得到正極板，極板的厚度在120-150ym之間，通過正極材料的面密度和輥壓厚度來 控制負極材料的壓實密度為4.Og/cm3;
[0043] 所述負極制備步驟為：按96:1:1. 2:1.8的質量比混合石墨，導電碳黑、粘結劑丁 苯橡膠和羧甲基纖維素，分散在去離子水中，得到負極漿料，將負極漿料涂布在銅箔的兩面 上，經過烘干、壓延和真空干燥，并用超聲波焊機焊上鎳制引出線后得到負極板，極板的厚 度在120-150ym之間，通過負極材料的面密度和輥壓厚度來控制負極材料的壓實密度為 1. 65g/cm3；
[0044] 所述電解液制備步驟為：將碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯按體積比為 EC:DEC:EMC= 1:1:1進行混合，混合后加入濃度為1.Omol/L的六氟磷酸鋰，加入基于電解 液總重量的0. 1 %的1，2, 3-三氟苯作為添加劑。
[0045] 滲透時間的測試：在除濕房中，恒定溫度下，取部分制得的正、負極極片裁剪成相 同大小尺寸的小極片，分別在正、負極極片上精確滴加2yl的電解液，計錄電解液在極