一種鋰離子電池高壓電解液及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于裡離子電池電解液領域，具體設及一種裡離子電池高壓電解液及其制 備方法。
【背景技術】
[0002] 裡離子電池具有電壓高，能量密度大，充放電迅速，壽命長，無記憶效應等優點，已 成為新能源的重要發展方向。目前，裡離子電池主要應用于手機、筆記本、電動工具和儲能 等領域。電動汽車、電動自行車的增長對電池的能量密度有較高的要求。采用高壓材料從 而提高電池的工作電壓成為提高電池能量密度的有效途徑。高壓材料的研究主要集中在儀 車孟酸裡化iNio.5Mn1.5O4)、憐酸鉆裡化iCoP〇4)、憐酸儀裡化iNiP〇4)等材料。WLiNi〇.5Mni.5〇4 為例，其放電平臺高達4. 7V。然而，目前商用電解液的工作電壓為4. 3V，在4. 7V高電壓下 應用將會被氧化，運導致電池性能惡化。因此，開發一種適用高壓材料的裡離子電池電解液 具有迫切的必要性。
[0003] 目前開發的高壓電解液多采用諷類、臘類等抗氧化電位高的物質作為電解液的溶 劑，將電池的工作電壓提高到5VW上。但是，W諷類、臘類等物質作為溶劑增大了電解液的 黏度，降低了裡離子的傳導速率，減小了電解液的電導率，降低了電解液對隔膜及電解材料 的潤濕性能，影響了電池的高壓循環穩定性和倍率性能。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種電解液抗氧化能力高達5V，具有較高的電導率和較低 的黏度的裡離子電池高壓電解液及其制備方法。 陽0化]實現本發明目的的技術方案：一種裡離子電池高壓電解液，該電解液包含裡鹽、 有機溶劑和添加劑；其中，裡鹽在有機溶劑中的濃度為0. 8~1. 3111〇1/1，添加劑加入的質 量是有機溶劑質量的0. 5%~5% ;所述的裡鹽為六氣憐酸裡化iPFe)，或者六氣憐酸裡 化iPFe)與四氣棚酸裡化iBF4)、高氯酸裡化iCl〇4)、六氣神酸裡化iAsFe)、雙乙二酸棚酸裡 化iB0B)、S氣甲基橫酸裡化iCFsSOs)、二氣甲基）橫酷亞胺裡化iTFSI)、二氣草酸棚酸 裡化iODFB)中的一種或幾種混合物，且其中六氣憐酸裡化iPig的質量含量> 85% ;所述 有機溶劑為鏈狀碳酸醋和環狀碳酸醋的混合物；其中，鏈狀碳酸醋和環狀碳酸醋的體積比 為（1~3. 5) :1 ;所述添加劑為臘類化合物和氣代化合物的混合物；其中，臘類化合物和氣 代化合物的質量比為1: (0. 1~10)。
[0006] 如上所述的一種裡離子電池高壓電解液，其所述的鏈狀碳酸醋為碳酸二甲醋 值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸二丙醋值PC)、碳酸二異丙脂值IPC)、碳酸二下醋值BC)、碳 酸甲乙醋（EMC)、碳酸甲丙醋（MPC)、碳酸甲異丙醋（MIPC)、碳酸甲下醋（MBC)、碳酸乙丙醋 巧PC)、碳酸乙異丙脂巧IPC)、碳酸乙下醋巧BC)、碳酸1，2下締醋（1，2-BC)中的一種或幾 種；所述的環狀碳酸醋為碳酸乙締醋巧C)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸下締醋度C)中的一種或 幾種；所述的臘類化合物為下臘、下二臘、戊二臘（GLN)、乙二臘（AND)、丙締臘（ANN)、癸二 臘中的一種或幾種；所述的氣代化合物為氣代碳酸乙締醋（FEC)、1，2-二氣代碳酸乙締醋 值FEC)、S氣甲基碳酸乙締醋（CFs-EC)中的一種或幾種。
[0007] 本發明所述的一種裡離子電池高壓電解液的制備方法，該方法包括如下步驟： (1)有機溶劑經純化后，在干燥惰性氣氛下、在攬拌條件下、在-l〇°C~o°c下，向有機溶 劑內加入裡鹽，裡鹽在有機溶劑中的濃度為0. 8~1. 3mol/L; (2)在干燥惰性氣氛下，向 步驟（1)制得的裡鹽溶液中加入添加劑，制備得到裡離子電池高壓電解液；添加劑加入的 質量是有機溶劑質量的0.5%~5% ;所述的裡鹽為六氣憐酸裡化iPFe)，或者六氣憐酸裡 化iPFe)與四氣棚酸裡化iBF4)、高氯酸裡化iCl〇4)、六氣神酸裡化iAsFe)、雙乙二酸棚酸裡 化iB0B)、S氣甲基橫酸裡化iCFsSOs)、二氣甲基）橫酷亞胺裡化iTFSI)、二氣草酸棚酸 裡化iODFB)中的一種或幾種混合物，且其中六氣憐酸裡化iPig的質量含量> 85% ;所述 有機溶劑為鏈狀碳酸醋和環狀碳酸醋的混合物；其中，鏈狀碳酸醋和環狀碳酸醋的體積比 為（1~3. 5) :1 ;所述添加劑為臘類化合物和氣代化合物的混合物；其中，臘類化合物和氣 代化合物的質量比為1: (0. 1~10)。
[0008] 如上所述的一種裡離子電池高壓電解液的制備方法，其所述的鏈狀碳酸醋為碳酸 二甲醋值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸二丙醋值PC)、碳酸二異丙脂值IPC)、碳酸二下醋 值BC)、碳酸甲乙醋（EMC)、碳酸甲丙醋（MPC)、碳酸甲異丙醋（MIPC)、碳酸甲下醋（MBC)、碳 酸乙丙醋巧PC)、碳酸乙異丙脂巧IPC)、碳酸乙下醋巧BC)、碳酸1，2下締醋（1，2-BC)中 的一種或幾種；所述的環狀碳酸醋為碳酸乙締醋巧C)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸下締醋度C) 中的一種或幾種；所述的臘類化合物為下臘、下二臘、戊二臘（GLN)、乙二臘（AND)、丙締臘 (ANN)、癸二臘中的一種或幾種；所述的氣代化合物為氣代碳酸乙締醋（FEC)、1，2-二氣代 碳酸乙締醋值陽C)、S氣甲基碳酸乙締醋（CFs-EC)中的一種或幾種。
[0009] 如上所述的一種裡離子電池高壓電解液的制備方法，其所述的有機溶劑純化是指 溶劑除雜和除水。
[0010] 如上所述的一種裡離子電池高壓電解液的制備方法，其所述溶劑除雜和除水采用 4A分子篩或5A分子篩或二者任意比混合的分子篩。
[0011] 如上所述的一種裡離子電池高壓電解液的制備方法，其所述干燥惰性氣氛含水量 小于lOppm。
[0012] 本發明的效果在于：本發明提供的一種裡離子電池高壓電解液及其制備方法，其 在干燥惰性氣體保護下，體系溫度控制在-10~〇°c下，將適量的裡鹽溶解在純化后的有機 溶劑中，配制成濃度為0. 8mol/L~1. 3mol/L的裡鹽溶液。在配好的裡鹽溶液中加入有機 溶劑質量0. 5~5%的添加劑，制備得到裡離子電池高壓電解液。該電解液抗氧化能力高達 5V，具有較高的電導率和較低的黏度。使用該電解液的裡離子電池具有良好的高壓循環穩 定性和倍率性能。本發明所述電解液制備方法簡單，具有廣闊的應用前景。本發明裡離子 電池高壓電解液具有較強的抗氧化能力，具有較高的電導率和較低的黏度，能夠滿足高電 壓正極材料的需求，使裡離子電池具有良好的高壓循環穩定性和倍率性能。所使用的裡鹽、 有機溶劑來源廣泛，價格合理，添加劑的成本較低。制備過程簡單易行，具有很強的可操作 性和加工性。
【附圖說明】 陽01引圖1為高壓電解液制備的電池在0.IC充/0.IC放電下的循環性能；
[0014] 圖2為高壓電解液制備的電池在不同放電倍率下的循環性能。
[0015] 圖3為高壓電解液制備的電池在IC充/1C放電下的循環性能。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合附圖及具體實施例對本發明所述的一種裡離子電池高壓電解液及其制 備方法作進一步詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0017] 實施例1
[0018] 將碳酸乙締醋、碳酸甲乙醋、碳酸二甲醋、碳酸二乙醋用4A分子篩除水2地，然后 按照體積比為1 :1 :1 :1制得有機溶劑；在充滿氣氣的手套箱內，在-3°C下，將六氣憐酸裡 化iPFe)緩慢溶于上述有機溶劑中，配制濃度為IM的裡鹽溶液。在配好的裡鹽溶液中加入 有機溶劑質量1 %的下二臘和3 %的氣代碳酸乙締醋（FEC)，制備得到裡離子電池高壓電解 液。
[0019] WLiNi〇.5Mni.5〇4為正極材料，按照質量比LiNi〇.5Mni.5〇4:導電劑佛）：粘結劑 (PVdF)為8 :1 :1，混合均勻，加入一定量的NMP制成正極漿料，W侶為正極集流體，經涂布、 壓片、分切制成正極片。W裡片為負極材料，采用Celgard商用隔膜，加入上述配好的裡離 子電池高壓電解液，在手套箱中組裝成CR2032扣式電池，靜置化后待測。在25°C下，W 0.IC對電池充放電，充放電電壓范圍3. 5~4. 9V。電池初始比容量為131mAh/g，循環100 次后，比容量保持率為92%。圖1為高壓電解液制備的電池在0.IC充/0.IC放電下的循環 性能。
[0020] 實施例2
[0021] 將碳酸乙締醋、碳酸甲乙醋、碳酸二甲醋、碳酸二乙醋用4A分子篩除水2地，然后 按照體積比為2 :2 :2 :1制得有機溶劑；在(TC下，將六氣憐酸裡化iPFe)緩慢溶于有機溶劑 中，配制濃度為1. 2M的裡鹽溶液。在配好的裡鹽溶液中加入有機溶劑質量3%的下二臘和 1%的氣代碳酸乙締醋（FEC)，制備得到裡離子電池高壓電解液。 陽0巧 WLiNi〇.5Mni.5〇4為正極材料，按照質量比LiNi〇.5Mni.5〇4:導電劑佛）：粘結劑 (PVdF)為8 :1 :1，混合均勻，加入一定量的NMP制成正極漿料，W侶為正極集流體，經涂布、 壓片、分切制成正極片。W裡片為負極材料，采用Celgard商用隔膜，加入上述配好的裡離 子電池高壓電解液，在手套箱中組裝成CR2032扣式電池，靜置化后待測。在25°C下，W 0. 1C、0. 2C、0. 5C、IC和2C對電池充放電，充放電電壓范圍3. 5~4. 9V。電池在2C倍率下 循環80次后，比容量保持率為88%。圖2為高壓電解液制備的電池在不同放電倍率下的循 環性能。 陽〇2引 實施例3
[0024] 將碳酸乙締醋、碳酸甲乙醋、碳酸二甲醋用SA分子篩除雜除水，然后按照體積比 為1 :1 :1制得有機溶劑。在-5°C下，將六氣憐酸裡化iPFe)緩慢溶于上述有機溶劑中，配 制濃度為1. 3M的裡鹽溶液。在配好的裡鹽溶液中加入有機溶劑質量2%的下二臘和1%的 氣代碳酸乙締醋（FEC)，制備得到裡離子電池高壓電解液。 陽0巧]WLiNi〇.