阅读说明：本技术 一种匹配高镍正极材料锂离子电池的高温高压电解液 (A kind of high-temp. high-pressure electrolysis liquid matching nickelic positive electrode lithium ion battery ) 是由 陈仕谋 冯冬瑾 闫淑欣 刘玉文 张锁江 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及锂离子电池领域,公开了一种匹配高镍正极材料锂离子电池的高温高压电解液。所述电解液包括复合锂盐,有机溶剂,所述锂盐为六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂,有机溶剂为碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯。本发明的锂离子电池电解液在高温60℃,循环100圈后容量保持率达到89.0％并且不影响其常温循环性能。此外,使用高镍正极材料进行高压4.5V测试,60次循环后容量保持率高达86.7％。该复合锂盐电解液可以在NCM811表面形成稳定、致密的CEI膜,使得材料结构不容易破环,并且提高了高镍三元NCM811材料在高温高压下的循环稳定性,大大增加了锂离子电池的应用范围。(The present invention relates to field of lithium ion battery, disclose a kind of high-temp. high-pressure electrolysis liquid for matching nickelic positive electrode lithium ion battery.The electrolyte includes compound lithium salts, and organic solvent, the lithium salts is lithium hexafluoro phosphate and difluorine oxalic acid boracic acid lithium, and organic solvent is ethylene carbonate and methyl ethyl carbonate.Lithium-ion battery electrolytes of the invention are at 60 DEG C of high temperature, and capacity retention ratio reaches 89.0% and do not influence its normal-temperature circulating performance after 100 circle of circulation.In addition, carrying out high pressure 4.5V test using nickelic positive electrode, capacity retention ratio is up to 86.7% after 60 circulations.The compound lithium salt electrolyte can form stable, fine and close CEI film on the surface NCM811, so that material structure does not allow fragile ring, and the cyclical stability of nickelic ternary NCM811 material at high temperature under high pressure is improved, the application range of lithium ion battery is considerably increased.)

一种匹配高镍正极材料锂离子电池的高温高压电解液

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体是涉及到一种匹配高镍正极材料锂离子电池的高温高压电解液。

背景技术

锂离子电池因其能量密度大、循环寿命长、功率密度高、环境污染小等优点，不仅广泛应用于便携式电子设备中，而且逐渐成为电动汽车主要动力能源。然而，近年来动力电池所引发的火灾甚至***的事故屡有报道，锂离子电池的安全问题引起人们的广泛关注。

目前锂离子电池应用中，高镍三元正极材料以其成本低，能量密度较高，振实密度高等优点，已经成为近年来动力电池业发展的主旋律，电池企业对于高镍三元正极材料的导入需求迫切，但是高镍正极材料也存在很多的问题，例如在高温高压下循环稳定性比较差，并且基于六氟磷酸锂的电解液在高温高压下的分解以及电解液与正极和负极材料表面的副反应也是导致容量损失的主要因素。总之，现有电解液与高镍正极材料的兼容性较差，如何提高高镍正极材料在高温高压下的循环稳定性已经成为亟待解决的难点。

发明内容

本发明的主要目的在于从锂盐本身出发，根据不同锂盐的结构，性能特点，选择出合适的耐高温耐高压的锂盐制备复合锂盐电解液，提供一种匹配高镍正极材料锂离子电池的高温高压电解液，以克服现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种匹配高镍正极材料锂离子电池的高温高压电解液，包括锂盐和溶剂。其中复合锂盐在电解液中的总体浓度为0.8～1.5mol/L,单一锂盐在电解液的浓度为0.2mol/L～1.0mol/L。

优选的，所述锂盐为六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂一种或两种组合。

优选的，所述溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯中的一种或两种。所述有机溶剂占锂离子电池电解液总质量的10～90wt％。

锂盐加入混合溶剂中，为了使锂盐充分溶解，减少副反应的发生，配置好电解液后，应将其静止4h。

上述方案的有益效果是：通过使用本发明提供的复合锂盐电解液，可以使得高镍正极材料在高温下保持良好的稳定性，减少了高温下电解液与电极之间的副反应的发生，并且提高了电池在高压下的循环性能。

附图说明

图1是本发明实施例1与对比实施例1电解液在常温下循环100圈后的循环性能曲线。

图2是本发明实施例4与对比实施例2电解液在高温下循环100圈后的循环性能曲线。

图3是本发明实施例7与对比实施例3电解液在高压下循环60圈后的循环性能曲线。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明做详细说明。凡是对本发明进行修改的而不脱离本发明的实施例原理之下，均应包括在本发明的保护范围中。

正极材料的制备：将Li(Ni_0.8Co_0.1Mn_0.1)O₂粉末：导电炭黑：聚偏二氟乙烯按照8:1:1的质量比混合，加入适量的NMP，搅拌均匀涂在铝箔上，放入80℃的鼓风干燥箱中干燥12h，用压片机压实后，裁成14mm的极片，并在80℃下真空干燥12h。称量后放入手套箱。

纽扣电池的组装：将正极极片放入负极壳的中间位置，接着用滴管吸取少量电解液，滴2-3滴到极片上，放上隔膜，再滴3-4滴电解液，将锂片较平滑的一面朝下放在电池上，然后放上泡沫镍和负极壳，最后用电池封口机压制电池至550Kpa。组装为CR2025电池，静置10h后做测试。

将下面配置的电解液加入纽扣电池中。

(1)常温循环性能评价

实施例1

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.8mol/L LiPF₆和0.2mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环97圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.3V。

实施例2

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.5mol/L LiPF₆和0.5mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环97圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.3V。

实施例3

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.2mol/L LiPF₆和0.8mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环97圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.3V。

(2)高温循环性能评价

实施例4

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.8mol/L LiPF₆和0.2mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：高温静置1h后，电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环97圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.3V。

实施例5

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.5mol/L LiPF₆和0.5mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：高温静置1h后，电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环97圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.3V。

实施例6

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.2mol/L LiPF₆和0.8mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：高温静置1h后，电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环97圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.3V。

(3)高压循环性能评价

实施例7

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.8mol/L LiPF₆和0.2mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环57圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.5V。

实施例8

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.5mol/L LiPF₆和0.5mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环57圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.5V。

实施例9

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入0.2mol/L LiPF₆和0.8mol/LLiDFOB电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环57圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.5V。

对比实施例1

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入1.0mol/L LiPF₆电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环97圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.3V。

对比实施例2

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入1.0mol/L LiPF₆电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：高温静置1h后，电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环97圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.3V。

对比实施例3

在手套箱中完成电解液的配置。其中锂盐选择六氟磷酸锂和双氟草酸硼酸锂，将碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯按照体积比为3:7混合均匀。加入1.0mol/L LiPF₆电解液，将锂盐和电解液充分混合，静止4h后待用。

参数设置：电池以0.2C循环3圈，然后以0.5C循环57圈，采取恒流充放电的方式，电压上下限为2.5V-4.5V。

根据图1至图3的结果，可以看出常温循环100圈后，0.8mol/L LiPF₆和0.2mol/LLiDFOB组成的复合锂盐电解液的容量保持率为80.8％，常规电解液的容量保持率为79.0％。两者的常温循环性能基本一致，证明复合锂盐电解液不影响其常温循环性能。高温60℃下循环100圈以后，常规电解液容量保持率仅剩下51.34％，而复合锂盐电解液的容量保持率为89.0％，远远高于常规电解液。并且在随后的高压4.5V循环性能的测试中，电池在复合锂盐电解液中循环60次后的容量保持率为86.7％，而在常规电解液中，电池的的容量保持率为80.5％，从以上循环性能数据对比可以看出，复合锂盐电解液有利于在正极材料表面形成良好的CEI膜，减少副反应的发生，提高NCM811正极材料在高温高压下的循环性能。

上述实施例，是本发明较佳的具体实施方式，并未对本发明作任何形式的限制，旨在让更多熟悉此项技术的人士了解本发明的主要内容并加以实施，凡根据本发明内容做出的修饰或者变化，都应涵盖在本发明的保护范围之内。