一種鋰離子電池的電解液及鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池的電解液及鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國家出臺的汽車節(jié)能減排的法規(guī)和對電動汽車不斷加強(qiáng)的扶持力度，汽車驅(qū) 動系統(tǒng)的電動化成為必然趨勢。而鋰離子電池由于其能量密度高、循環(huán)性能好的優(yōu)點(diǎn)不僅 被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、筆記本電腦、電動自行車等儲能領(lǐng)域，而且，其將是電動化汽車驅(qū) 動系統(tǒng)的首要選擇。鋰離子電池通常包括外殼、正極、隔膜、負(fù)極及電解液，而電解液作為其 核心組分決定著鋰離子電池的性能。所以，對電解液的選擇十分重要。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)提供的鋰離子電池的電解液通常包括電解質(zhì)和溶劑兩部分，一般情況 下，通常選用鋰鹽，例如六氟磷酸鋰作為電解質(zhì)，溶劑通常為乙烯碳酸酯、丙烯碳酸酯及二 乙基碳酸酯的混合物。利用該類電解液制備得到的鋰離子電池的最適工作溫度為20-30°C。
[0004] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)提供的鋰離子電池的電解液，其電解質(zhì)在高溫下不穩(wěn)定，易分解，并產(chǎn)生 氣體，導(dǎo)致鋰離子電池的氣脹甚至損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明實(shí)施例所要解決的技術(shù)問題在于，提供了一種在高溫下穩(wěn)定的鋰離子電池 的電解液及鋰離子電池。具體技術(shù)方案如下：
[0007] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋰離子電池的電解液，包括以下質(zhì)量百分含量 的組分：8-15%的鋰鹽、80-90%的溶劑、以及余量的添加劑；所述添加劑選自碳酸亞乙烯 酯、碳酸乙烯亞乙酯、環(huán)丙二酸雙氟代硼酸鋰、二甲基環(huán)丙二酸雙氟代硼酸鋰、雙氟代環(huán)丙 二酸雙氟代硼酸鋰中的至少兩種。
[0008] 具體地，作為優(yōu)選，所述鋰鹽在電解液中的摩爾濃度為1-1. 5mol/L。
[0009] 具體地，作為優(yōu)選，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、二草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰、高氯酸 鋰中的至少一種。
[0010] 具體地，作為優(yōu)選，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰與二草酸硼酸鋰的混合物；所述六氟磷 酸鋰在電解液中的摩爾濃度為0. 6-1. 2mol/L ;所述二草酸硼酸鋰在電解液中的摩爾濃度 為 0·1-0. 5mol/L。
[0011] 具體地，作為優(yōu)選，所述溶劑包括主溶劑和副溶劑，且所述主溶劑在電解液中的質(zhì) 量百分含量為25-30% ;所述主溶劑為碳酸乙烯酯；所述副溶劑選自二乙基碳酸酯、二甲基 碳酸酯、乙基甲基碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一種。
[0012] 具體地，作為優(yōu)選，所述副溶劑選自二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、乙基甲基碳酸 酯、氟代碳酸乙烯酯中的任意兩種。
[0013] 另一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋰離子電池，包含上述電解液。
[0014] 本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：
[0015] 本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池的電解液，向其中添加如上所述的添加劑，該 類添加劑能夠提高鋰鹽在高溫下的穩(wěn)定性，防止其分解，進(jìn)而提高利用該電解液制備得 到的鋰離子電池在高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性，其可以在85-90°C的溫度下穩(wěn)定運(yùn)行兩個月以 上。此外，該類添加劑可在鋰離子電池的正、負(fù)極電極表面形成穩(wěn)定而厚實(shí)的SEKSolid Electrolyte Interface，固體電解質(zhì)界面）膜，并延長該SEI膜在高溫下的存在時間，由于 該SEI膜可減少正、負(fù)極電極和電解液的接觸，從而避免高溫下電解液在正、負(fù)極電極表面 發(fā)生持續(xù)氧化和還原反應(yīng)，進(jìn)而減弱了電解液的分解和鋰離子電池的內(nèi)阻上升，進(jìn)一步提 高了鋰離子電池在高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一 步地詳細(xì)描述。
[0017] -方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種鋰離子電池的電解液，包括以下質(zhì)量百分含量 的組分：8-15%的鋰鹽、80-90%的溶劑、以及余量的添加劑。其中，添加劑選自碳酸亞乙烯 酯、碳酸乙烯亞乙酯、環(huán)丙二酸雙氟代硼酸鋰、二甲基環(huán)丙二酸雙氟代硼酸鋰、雙氟代環(huán)丙 二酸雙氟代硼酸鋰中的至少兩種。
[0018] 本發(fā)明實(shí)施例提供的鋰離子電池的電解液，向其中添加如上的添加劑，該類添加 劑能夠提高鋰鹽在高溫下的穩(wěn)定性，防止其分解，進(jìn)而提高利用該電解液制備得到的鋰離 子電池在高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性，其可以在85_90°C的溫度下穩(wěn)定運(yùn)行兩個月以上。此外，該 類添加劑可在鋰離子電池的正、負(fù)極電極表面形成穩(wěn)定而厚實(shí)的SEI膜，并延長該SEI膜在 高溫下的存在時間，由于該SEI膜可減少正、負(fù)極電極和電解液的接觸，從而避免高溫下電 解液在正、負(fù)極電極表面發(fā)生持續(xù)氧化和還原反應(yīng)，進(jìn)而減弱了電解液的分解和鋰離子電 池的內(nèi)阻上升，進(jìn)一步提高了鋰離子電池在高溫下的循環(huán)穩(wěn)定性。
[0019] 具體地，為了保證鋰鹽在高溫下的穩(wěn)定性，本發(fā)明實(shí)施例提供的電解液中，添加劑 占電解液的質(zhì)量百分含量為1-5%。
[0020] 鋰離子電池通常采用鋰合金金屬氧化物作為正極材料，石墨作為負(fù)極材料，以及 鋰鹽作為電解質(zhì)。而電解質(zhì)作為鋰離子電池不可或缺的主要原材料，其性能與電池的充放 電性能、使用壽命、容量有著密切的關(guān)系。作為優(yōu)選，本發(fā)明實(shí)施例提供的電解液中，鋰鹽選 自六氟磷酸鋰、二草酸硼酸鋰、六氟砷酸鋰、高氯酸鋰中的至少一種。采用上述鋰鹽作為電 解質(zhì)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以在鋰離子電池的負(fù)極，尤其是碳負(fù)極上，形成適當(dāng)?shù)腟EI膜；對正 極集流體實(shí)現(xiàn)有效的鈍化；在各種非水溶劑中有適當(dāng)?shù)娜芙舛燃拜^高的導(dǎo)電率；易于制備 和純化；環(huán)境友好。
[0021] 具體地，鋰鹽在電解液中的摩爾濃度為1-1. 5mol/L。鋰離子電池的電導(dǎo)率與鋰 鹽在電解液中的摩爾濃度有關(guān)，在一定的摩爾濃度范圍內(nèi)，隨著鋰鹽的摩爾濃度的增加，溶 劑化鋰鹽的離子濃度增加，從而導(dǎo)致電導(dǎo)率的增加，然而當(dāng)鋰鹽的摩爾濃度增加到一定值 后，鋰離子電池的內(nèi)阻也增加到最大值，此外，電解液的黏度增大，導(dǎo)致鋰離子的迀移速度 降低，從而導(dǎo)致電導(dǎo)率的下降。因此，本發(fā)明實(shí)施例通過如上限定鋰鹽在電解液中的摩爾濃 度，提高了鋰離子電池的性能。
[0022] 進(jìn)一步地，鋰鹽優(yōu)選為六氟磷酸鋰與二草酸硼酸鋰的混合物，六氟磷酸鋰在電解 液中的摩爾濃度為〇· 6-1. 2mol/L，二草酸硼酸鋰在電解液中的摩爾濃度為0· 1-0. 5mol/L〇 通過如上限定鋰鹽的種類和摩爾濃度，可以使鋰鹽的電導(dǎo)率更高，進(jìn)而提高了鋰離子電池 的性能。
[0023] 具體地，溶劑包括主溶劑和副溶劑，且主溶劑在電解液中的質(zhì)量百分含量為 25-30%。其中，主溶劑為碳酸乙烯酯；副溶劑選自二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、乙基甲基 碳酸酯、氟代碳酸乙烯酯中的至少一種。
[0024] 其中，溶劑的介電常數(shù)越大，鋰鹽中鋰離子與陰離子之間的靜電作用立越小，鋰鹽 越容易解離，自由離子的數(shù)目就越多，從而電導(dǎo)率越大。主溶劑碳酸乙烯酯的介電常數(shù)為較 高，90F/m，可以提供較高的電導(dǎo)率，但是其黏度較高，為2. 4Pa · s，會導(dǎo)致離子的迀移速率 減慢，因此需要加入上述副溶劑來降低電解液的濃度，提高電導(dǎo)率，從而增加電解液的溫度 使用范圍。作為優(yōu)選，副溶劑選自二乙基碳酸酯、二甲基碳酸酯、乙基甲基碳酸酯、氟代碳酸 乙烯酯中的任意兩種。其中，上述副溶劑的黏度均在〇. 55-0. 75Pa · s之間，與主溶劑混合 后可以有效降低電解液的黏度。此外，在溶劑分子中引入鹵素原子，尤其是氟原子，可以降 低溶劑的可燃性，甚至使其完全不燃，舉例來說，被氟取代的碳酸酯，如氟代碳酸乙烯酯，可 以使溶劑的物理性質(zhì)發(fā)生很大變化，如溶劑的凝固點(diǎn)降低、抗氧化的穩(wěn)定性提高，有利于在 碳負(fù)極表面形成SEI膜。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例將上述鋰鹽