一種快速充電的鋰離子電池電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種快速充電的裡離子電池電解液。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池由于工作電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長、對環(huán)境友好等特點，廣泛 應(yīng)用與3C數(shù)碼產(chǎn)品、電動汽車、軍事航天等領(lǐng)域。隨著智能數(shù)碼產(chǎn)品的普及，新能源汽車的 應(yīng)用越加廣泛，人們對快速充電的需求更加迫切，縮短充電時間可W提高用戶體驗，快速充 電技術(shù)是將來電忍發(fā)展重要方向。
[0003] 影響快速充電技術(shù)的發(fā)展是多方面的。從電忍本身來看，電池設(shè)計、正負(fù)極材料、 電解液是影響電池快充技術(shù)的關(guān)鍵，其中快速充電的電解液對快充技術(shù)的影響尤為明顯。 電池在快速充電的過程中，裡離子快速從正極脫出進(jìn)入電解液，然后穿過隔膜、進(jìn)入負(fù)極進(jìn) 行嵌裡，大量裡離子進(jìn)行快速遷移需要電解液具有較高的動力學(xué)性能，在傳質(zhì)過程中具有 更小的傳質(zhì)阻力，因此需要電解液滿足較好的浸潤性、更低的黏度，更低的裡離子傳輸阻 力。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，大多使用低沸點的有機(jī)溶劑來改善電解液的動力學(xué)性能，例如線狀 碳酸二甲醋、碳酸甲乙醋、乙酸乙醋，乙酸丙醋等有機(jī)溶劑具有較低的黏度，能為裡離子傳 輸提供更適宜的通道，但運些溶劑的使用會造成電池高溫性能受到挑戰(zhàn)，同時簇酸醋類有 機(jī)溶劑與電池負(fù)極石墨的兼容性較差會對電池循環(huán)性能造成惡化。
[0005] 因此，在當(dāng)今追求高能量密度、高電壓、負(fù)極高壓實密度的需求下，開發(fā)與快充電 解液相匹配的溶劑、添加劑組合是解決上述問題的關(guān)鍵，而且快速充電技術(shù)要求電解液具 有較高的動力學(xué)性能，改善電池動力學(xué)和高溫性能、循環(huán)性能是快充電解液的主要目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種快速充電的裡離子電池電解 液，該電解液能夠滿足電壓4.35V、負(fù)極壓實密度為1.6g/cm 3W上的高電位、高壓實密度、2C W上的快充體系電池的需求，同時兼具較好的循環(huán)性能和高低溫性能。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[000引提供一種快速充電的裡離子電池電解液，由溶劑、裡鹽及添加劑組成，所述非水性 有機(jī)溶劑中包括低沸點的線狀碳酸醋和線狀簇酸醋、氣苯W及氨氣酸中的兩種W上的混合 物;所述添加劑包括負(fù)極成膜的第一添加劑、改善電池循環(huán)性能的第二添加劑W及提高電 池高溫性能的第=添加劑。
[0009] 優(yōu)選的，所述溶劑占裡離子電池電解液總質(zhì)量的70%-88%。
[0010] 優(yōu)選的，所述線狀碳酸醋為碳酸二甲醋、碳酸甲乙醋；
[0011] 所述線狀簇酸醋為丙酸丙醋、丙酸乙醋、乙酸丙醋、丙酸下醋、乙酸乙醋、丙酸異丙 醋、下酸乙醋、乙酸甲醋中的至少一種。
[0012] 優(yōu)選的，所述氨氣酸為氣甲基-1，1，1，3,3,3-六氣異丙基酸、1，1，2,2-四氣乙基乙 基酸、2,6-二氣苯甲酸、1，1，1，3,3,3-六氣異丙基甲基酸、四氣甲基下基酸、1，1，3,3,3-五 氣-2-立氣甲基丙基甲基酸、1,1,2,2-四氣乙基-2,2,2-立氣乙基酸、1,2,2-四氣乙基-2,2, 3,3-四氣丙基酸、1，1，2,2-四氣乙基-4-甲基苯基酸中的至少一種。
[OOU] 優(yōu)選的，所述添加劑占裡離子電池電解液總質(zhì)量的0.1%-2〇%。
[0014] 優(yōu)選的，所述第一添加劑為碳酸亞乙締醋、氣代碳酸乙締醋、1，3丙烷橫酸內(nèi)醋中 的至少一種，所述第一添加劑占裡離子電池電解液總質(zhì)量的0.5%-10%。
[0015] 優(yōu)選的，所述第二添加劑為二氣草酸棚酸裡(DFOB)、雙草酸棚酸裡(BOB)、雙氣橫 酷亞胺裡(FSI)、雙S氣甲燒橫酷亞胺裡(TFSI)、硫酸乙締醋(DTD)、4-甲基硫酸乙締醋(4-methyl DTD)、4-乙基硫酸乙締(4-ethyl DTD)醋、4-丙基硫酸乙締醋（A-Propyl-DTD)中的 至少一種，所述第二添加劑占裡離子電池電解液總質(zhì)量的〇.1%-5%。
[0016] 優(yōu)選的，所述第=添加劑為包括含有2個或3個臘基官能團(tuán)的臘類化合物，臘類化 合物能夠消除低沸點化合物而帶來的高溫性能惡化，使得電解液整體具有較好的動力學(xué)性 能所述第S添加劑占裡離子電池電解液總質(zhì)量的0.5%-5%。
[0017]優(yōu)選的，所述臘類化合物為T二臘、戊二臘、2-甲基戊二臘、己二臘、1，3,6-己燒立 臘、庚二臘中至少一種。
[001引優(yōu)選的，所述裡鹽占裡離子電池電解液總質(zhì)量的8%-20%。更優(yōu)選的，為了提高快 速充電的能力，對電解液的裡鹽濃度適度提高，所述裡鹽占裡離子電池電解液總質(zhì)量的
[0019] 本發(fā)明的有益效果是：
[0020] 本發(fā)明的一種快速充電的裡離子電池電解液，一方面通過改變?nèi)軇w系提升電池 動力學(xué)性能，在溶劑體系中選擇易擴(kuò)散、浸潤性好、黏度低、烙沸點較低的線狀碳酸醋、線狀 簇酸醋，氣苯和氨氣酸作為溶劑；另一方面，采用阻抗較低的添加劑W改善電池成膜性能、 循環(huán)性能和高溫性能，而降低現(xiàn)有技術(shù)中高阻抗添加劑的使用，添加劑由負(fù)極成膜添加劑、 改善電池循環(huán)性能的添加劑、提高電池高溫性能的添加劑組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具 有W下優(yōu)點：一方面通過采用上述低沸點有機(jī)溶劑調(diào)整電解液體系的浸潤效果和傳質(zhì)阻 力，為裡離子的脫嵌裡過程提高良好的通道;另一方面，由于上述溶劑中引入的低沸點線狀 碳酸醋和簇酸醋，其會導(dǎo)致與石墨不相容、電池循環(huán)性能差、不耐高溫的問題（即現(xiàn)有技術(shù) 無法解決的問題），但本發(fā)明通過聯(lián)合使用的=種添加劑，有效減少了高阻抗化合物的使 用，其采用的改善電池循環(huán)性能的添加劑能夠有效解決因引入低沸點的線狀碳酸醋、簇酸 醋類有機(jī)溶劑而產(chǎn)生的與石墨不相容的問題，同時本發(fā)明的臘類添加劑還能夠消除上述低 沸點有機(jī)溶劑所而帶來的高溫性能惡化。因此，本發(fā)明采用的低沸點有機(jī)溶劑與=種添加 劑的聯(lián)合使用而產(chǎn)生協(xié)同作用，形成相匹配且具有良好動力學(xué)性能的電解液體系，從而能 夠滿足電壓4.35V、負(fù)極壓實密度為1.6g/cm 3W上的高電位、高壓實密度、2CW上的快充體 系電池的快速充電需求，同時該電解液兼具較好的循環(huán)性能和高低溫性能。
【附圖說明】
[0021] 圖1是對比例3和實施例3-8的電解液所制備的電池2C/1C循環(huán)性能測試圖。
[0022] 圖2是對比例1、2和實施例1、2、4、5的電解液所制備的電池3C/1C循環(huán)性能測試圖。
[0023] 圖3是對比例1、2、3和實施例1、2、5、6的電解液所制備的電池在45°C下1C/1C循環(huán) 性能測試圖。
[0024] 圖4是對比例1、2、3和實施例1、2、4、6、8的電解液在低溫10°C下的交流阻抗圖譜。
【具體實施方式】
[0025] 結(jié)合W下實施例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[00%] 對比例1
[0027] 在充滿氣氣的手套箱(水分<10ppm，氧分<lppm)中，將碳酸乙締醋、碳酸甲乙醋 W25:75質(zhì)量比混合均勻，在混合溶液中加入質(zhì)量份數(shù)為1.0%的碳酸亞乙締醋，2%的1,3-丙烷橫酸內(nèi)醋，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為14.0%的LiPFs,攬拌至其完全溶解，得到對比例1的 裡離子電池電解液。
[0028] 對比例2
[0029] 在充滿氣氣的手套箱(水分<10ppm，氧分<lppm)中，將碳酸乙締醋、碳酸二甲醋、 碳酸甲乙醋W25: 55:20質(zhì)量比混合均勻，在混合溶液中加入質(zhì)量份數(shù)為1.0%的碳酸亞乙 締醋，2%的1,3-丙烷橫酸內(nèi)醋，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為14.0%的LiPFs,攬拌至其完