一种锂离子电池高压电解液及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于裡离子电池电解液领域，具体设及一种裡离子电池高压电解液及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池具有电压高，能量密度大，充放电迅速，寿命长，无记忆效应等优点，已 成为新能源的重要发展方向。目前，裡离子电池主要应用于手机、笔记本、电动工具和储能 等领域。电动汽车、电动自行车的增长对电池的能量密度有较高的要求。采用高压材料从 而提高电池的工作电压成为提高电池能量密度的有效途径。高压材料的研究主要集中在儀 车孟酸裡化iNio.5Mn1.5O4)、憐酸钻裡化iCoP〇4)、憐酸儀裡化iNiP〇4)等材料。WLiNi〇.5Mni.5〇4 为例，其放电平台高达4. 7V。然而，目前商用电解液的工作电压为4. 3V，在4. 7V高电压下 应用将会被氧化，运导致电池性能恶化。因此，开发一种适用高压材料的裡离子电池电解液 具有迫切的必要性。
[0003] 目前开发的高压电解液多采用讽类、腊类等抗氧化电位高的物质作为电解液的溶 剂，将电池的工作电压提高到5VW上。但是，W讽类、腊类等物质作为溶剂增大了电解液的 黏度，降低了裡离子的传导速率，减小了电解液的电导率，降低了电解液对隔膜及电解材料 的润湿性能，影响了电池的高压循环稳定性和倍率性能。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种电解液抗氧化能力高达5V，具有较高的电导率和较低 的黏度的裡离子电池高压电解液及其制备方法。 阳0化]实现本发明目的的技术方案：一种裡离子电池高压电解液，该电解液包含裡盐、 有机溶剂和添加剂；其中，裡盐在有机溶剂中的浓度为0. 8~1. 3111〇1/1，添加剂加入的质 量是有机溶剂质量的0. 5%~5% ;所述的裡盐为六氣憐酸裡化iPFe)，或者六氣憐酸裡 化iPFe)与四氣棚酸裡化iBF4)、高氯酸裡化iCl〇4)、六氣神酸裡化iAsFe)、双乙二酸棚酸裡 化iB0B)、S氣甲基横酸裡化iCFsSOs)、二氣甲基）横酷亚胺裡化iTFSI)、二氣草酸棚酸 裡化iODFB)中的一种或几种混合物，且其中六氣憐酸裡化iPig的质量含量> 85% ;所述 有机溶剂为链状碳酸醋和环状碳酸醋的混合物；其中，链状碳酸醋和环状碳酸醋的体积比 为（1~3. 5) :1 ;所述添加剂为腊类化合物和氣代化合物的混合物；其中，腊类化合物和氣 代化合物的质量比为1: (0. 1~10)。
[0006] 如上所述的一种裡离子电池高压电解液，其所述的链状碳酸醋为碳酸二甲醋 值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸二丙醋值PC)、碳酸二异丙脂值IPC)、碳酸二下醋值BC)、碳 酸甲乙醋（EMC)、碳酸甲丙醋（MPC)、碳酸甲异丙醋（MIPC)、碳酸甲下醋（MBC)、碳酸乙丙醋 巧PC)、碳酸乙异丙脂巧IPC)、碳酸乙下醋巧BC)、碳酸1，2下締醋（1，2-BC)中的一种或几 种；所述的环状碳酸醋为碳酸乙締醋巧C)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸下締醋度C)中的一种或 几种；所述的腊类化合物为下腊、下二腊、戊二腊（GLN)、乙二腊（AND)、丙締腊（ANN)、癸二 腊中的一种或几种；所述的氣代化合物为氣代碳酸乙締醋（FEC)、1，2-二氣代碳酸乙締醋 值FEC)、S氣甲基碳酸乙締醋（CFs-EC)中的一种或几种。
[0007] 本发明所述的一种裡离子电池高压电解液的制备方法，该方法包括如下步骤： (1)有机溶剂经纯化后，在干燥惰性气氛下、在揽拌条件下、在-l〇°C~o°c下，向有机溶 剂内加入裡盐，裡盐在有机溶剂中的浓度为0. 8~1. 3mol/L; (2)在干燥惰性气氛下，向 步骤（1)制得的裡盐溶液中加入添加剂，制备得到裡离子电池高压电解液；添加剂加入的 质量是有机溶剂质量的0.5%~5% ;所述的裡盐为六氣憐酸裡化iPFe)，或者六氣憐酸裡 化iPFe)与四氣棚酸裡化iBF4)、高氯酸裡化iCl〇4)、六氣神酸裡化iAsFe)、双乙二酸棚酸裡 化iB0B)、S氣甲基横酸裡化iCFsSOs)、二氣甲基）横酷亚胺裡化iTFSI)、二氣草酸棚酸 裡化iODFB)中的一种或几种混合物，且其中六氣憐酸裡化iPig的质量含量> 85% ;所述 有机溶剂为链状碳酸醋和环状碳酸醋的混合物；其中，链状碳酸醋和环状碳酸醋的体积比 为（1~3. 5) :1 ;所述添加剂为腊类化合物和氣代化合物的混合物；其中，腊类化合物和氣 代化合物的质量比为1: (0. 1~10)。
[0008] 如上所述的一种裡离子电池高压电解液的制备方法，其所述的链状碳酸醋为碳酸 二甲醋值MC)、碳酸二乙醋值EC)、碳酸二丙醋值PC)、碳酸二异丙脂值IPC)、碳酸二下醋 值BC)、碳酸甲乙醋（EMC)、碳酸甲丙醋（MPC)、碳酸甲异丙醋（MIPC)、碳酸甲下醋（MBC)、碳 酸乙丙醋巧PC)、碳酸乙异丙脂巧IPC)、碳酸乙下醋巧BC)、碳酸1，2下締醋（1，2-BC)中 的一种或几种；所述的环状碳酸醋为碳酸乙締醋巧C)、碳酸丙締醋（PC)、碳酸下締醋度C) 中的一种或几种；所述的腊类化合物为下腊、下二腊、戊二腊（GLN)、乙二腊（AND)、丙締腊 (ANN)、癸二腊中的一种或几种；所述的氣代化合物为氣代碳酸乙締醋（FEC)、1，2-二氣代 碳酸乙締醋值阳C)、S氣甲基碳酸乙締醋（CFs-EC)中的一种或几种。
[0009] 如上所述的一种裡离子电池高压电解液的制备方法，其所述的有机溶剂纯化是指 溶剂除杂和除水。
[0010] 如上所述的一种裡离子电池高压电解液的制备方法，其所述溶剂除杂和除水采用 4A分子筛或5A分子筛或二者任意比混合的分子筛。
[0011] 如上所述的一种裡离子电池高压电解液的制备方法，其所述干燥惰性气氛含水量 小于lOppm。
[0012] 本发明的效果在于：本发明提供的一种裡离子电池高压电解液及其制备方法，其 在干燥惰性气体保护下，体系溫度控制在-10~〇°c下，将适量的裡盐溶解在纯化后的有机 溶剂中，配制成浓度为0. 8mol/L~1. 3mol/L的裡盐溶液。在配好的裡盐溶液中加入有机 溶剂质量0. 5~5%的添加剂，制备得到裡离子电池高压电解液。该电解液抗氧化能力高达 5V，具有较高的电导率和较低的黏度。使用该电解液的裡离子电池具有良好的高压循环稳 定性和倍率性能。本发明所述电解液制备方法简单，具有广阔的应用前景。本发明裡离子 电池高压电解液具有较强的抗氧化能力，具有较高的电导率和较低的黏度，能够满足高电 压正极材料的需求，使裡离子电池具有良好的高压循环稳定性和倍率性能。所使用的裡盐、 有机溶剂来源广泛，价格合理，添加剂的成本较低。制备过程简单易行，具有很强的可操作 性和加工性。
【附图说明】 阳01引图1为高压电解液制备的电池在0.IC充/0.IC放电下的循环性能；
[0014] 图2为高压电解液制备的电池在不同放电倍率下的循环性能。
[0015] 图3为高压电解液制备的电池在IC充/1C放电下的循环性能。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合附图及具体实施例对本发明所述的一种裡离子电池高压电解液及其制 备方法作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0017] 实施例1
[0018] 将碳酸乙締醋、碳酸甲乙醋、碳酸二甲醋、碳酸二乙醋用4A分子筛除水2地，然后 按照体积比为1 :1 :1 :1制得有机溶剂；在充满氣气的手套箱内，在-3°C下，将六氣憐酸裡 化iPFe)缓慢溶于上述有机溶剂中，配制浓度为IM的裡盐溶液。在配好的裡盐溶液中加入 有机溶剂质量1 %的下二腊和3 %的氣代碳酸乙締醋（FEC)，制备得到裡离子电池高压电解 液。
[0019] WLiNi〇.5Mni.5〇4为正极材料，按照质量比LiNi〇.5Mni.5〇4:导电剂佛）：粘结剂 (PVdF)为8 :1 :1，混合均匀，加入一定量的NMP制成正极浆料，W侣为正极集流体，经涂布、 压片、分切制成正极片。W裡片为负极材料，采用Celgard商用隔膜，加入上述配好的裡离 子电池高压电解液，在手套箱中组装成CR2032扣式电池，静置化后待测。在25°C下，W 0.IC对电池充放电，充放电电压范围3. 5~4. 9V。电池初始比容量为131mAh/g，循环100 次后，比容量保持率为92%。图1为高压电解液制备的电池在0.IC充/0.IC放电下的循环 性能。
[0020] 实施例2
[0021] 将碳酸乙締醋、碳酸甲乙醋、碳酸二甲醋、碳酸二乙醋用4A分子筛除水2地，然后 按照体积比为2 :2 :2 :1制得有机溶剂；在(TC下，将六氣憐酸裡化iPFe)缓慢溶于有机溶剂 中，配制浓度为1. 2M的裡盐溶液。在配好的裡盐溶液中加入有机溶剂质量3%的下二腊和 1%的氣代碳酸乙締醋（FEC)，制备得到裡离子电池高压电解液。 阳0巧 WLiNi〇.5Mni.5〇4为正极材料，按照质量比LiNi〇.5Mni.5〇4:导电剂佛）：粘结剂 (PVdF)为8 :1 :1，混合均匀，加入一定量的NMP制成正极浆料，W侣为正极集流体，经涂布、 压片、分切制成正极片。W裡片为负极材料，采用Celgard商用隔膜，加入上述配好的裡离 子电池高压电解液，在手套箱中组装成CR2032扣式电池，静置化后待测。在25°C下，W 0. 1C、0. 2C、0. 5C、IC和2C对电池充放电，充放电电压范围3. 5~4. 9V。电池在2C倍率下 循环80次后，比容量保持率为88%。图2为高压电解液制备的电池在不同放电倍率下的循 环性能。 阳〇2引 实施例3
[0024] 将碳酸乙締醋、碳酸甲乙醋、碳酸二甲醋用SA分子筛除杂除水，然后按照体积比 为1 :1 :1制得有机溶剂。在-5°C下，将六氣憐酸裡化iPFe)缓慢溶于上述有机溶剂中，配 制浓度为1. 3M的裡盐溶液。在配好的裡盐溶液中加入有机溶剂质量2%的下二腊和1%的 氣代碳酸乙締醋（FEC)，制备得到裡离子电池高压电解液。 阳0巧]WLiNi〇.