本发明属于三元电池电解液制备的
技术领域：
，具体涉及一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液。
背景技术：
：三元材料（镍钴锰酸锂）提高镍的含量能大大提升材料的比容量，因此高镍三元材料必然是将来大型电池的一种理想材料。但随着镍含量的提高，正极材料的ni增加电池性能下降：氧化还原峰极化增大，是由h2向h3结构转变导致体积收缩，容量衰减，循环性能变差；随着循环的进行放电电压降低，ni含量增加内阻也有增加的趋势；热分解温度降低，放热量增加，即材料热稳定性变差；ni4+含量高，ni4+有很强的还原倾向，容易发生ni4+—ni3+的反应，从而氧化电解液，使得热稳定性变差；存在大比例的ni2+，导致材料呈氧化性，进而电极材料可以缓慢地分解液体电解质，电池胀气、过充等安全问题更加突出。而影响循环性能的锂离子传输性问题主要决定于两方面：a.锂离子在电解液中的传输；b.锂离子通过活性材料颗粒表面sei膜的扩散。中国发明专利申请号201510690446.6公开了一种电动汽车电池，包括正极、负极和电解质溶液；其中，正、负极均包括阳离子为锂的盐；电解质溶液包括一非水溶剂以及聚二氟乙烯、苯乙烯丁二烯橡胶、聚酰胺或上述物质的组合物。与现有技术相比，本发明的优势在于：本发明通过以上技术方案，不仅能使锂电池大幅度降低原材料成本，使其具备较强的市场竞争优势，而且有助于提升锂电池的推广应用。中国发明专利申请号200410088037.0公开了一种锂电池，具有阳极、包含能嵌加和去嵌加锂的化合物的阴极、阴极和阳极之间的隔膜及一种电解质溶液，后者含有溶解于非水溶剂中的电解质溶质。该非水溶剂包含混合的溶剂，其中按体积计含有8至15％的碳酸亚乙酯，10至35％的γ-丁内酯、35至65％的至少一种线型碳酸酯，后者选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙基甲基酯、碳酸甲基丙基酯、碳酸乙基丙基酯和碳酸甲基丁基酯及8至15％的氟苯，及基于100份混合溶剂的体积计，0.5至9体积份碳酸1，2-亚乙烯基酯。还可包含按100份混合溶剂的体积计0.05至5份乙烯基砜、异噁唑或其混合物。中国发明专利申请号201310504318.9公开了一种磷酸铁锂电池的低温电解液，包括以下体积百分比的溶剂：碳酸酯类溶剂30%～45%，羧酸酯类溶剂50%～65%，添加剂4%～10%；所述溶剂中含有溶质锂盐，所述的锂盐为lipf6或者lipf6与libf4的组合，锂盐的浓度为0.8～1.4mol/l。本发明的非水性电解液，通过优化电解液溶剂的种类及配比组合，选用低粘度的碳酸酯和低熔点的羧酸酯，降低低温下的凝固点，增大低温电导率。本发明优化电解液锂盐，优选低温添加剂，达到保持电解液常温循环倍率性能的同时，增大磷酸铁锂电池的低温容量保持率和倍率性能。不仅能够满足电解液的商业应用要求，特别改进电解液的低温性能，适用于航空航天及高原高寒环境。中国发明专利申请号200610090861.9公开了一种有机电解液，其包含：锂盐；非水溶剂，该非水溶剂含有高介电常数溶剂和低沸点溶剂；及包括氰基和链烯基作为取代基的杂环化合物添加剂。所述有机电解液和采用该有机电解液的锂电池抑制极性溶剂的还原分解，从而提高电池的容量保持率。因而能够提高电池的充电/放电效率和使用寿命。提高锂离子在电解液中的传输效率的关键一环是提高锂盐的溶解度，现有的技术主要是通过变换锂盐和溶剂种类，来增大锂盐的溶解度，但是缩小了电解液配置的选择范围；也有一些添加剂，主要是通过改善高温和低温溶剂的性质来提高锂离子在极端条件下的溶解度，但在常温条件下作用有限。为此寻找一种可以有效的提高传输效率的电解液是十分必要的。技术实现要素：针对现有高镍三元体系锂电池传输效率不高的问题，本发明提出一种传输效率高的含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液。为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，该电解液包括20～50重量份的非水溶剂、10～30重量份的锂盐、5～15重量份的添加剂；所述添加剂为功能添加剂、成膜添加剂和浸润添加剂的混合物;其中，所述功能添加剂为γ-硫代丁内酯、成膜添加剂为过氧化二苯甲酰，浸润添加剂为肉豆蔻酸异丙酯。进一步的，上述一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，其中，该电解液包括25～40重量份的非水溶剂、20～25重量份的锂盐、8～12重量份的添加剂。进一步的，上述一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，其中，该电解液包括30重量份的非水溶剂、22重量份的锂盐、10重量份的添加剂。电解液是锂离子电池四大关键材料（正极、负极、隔膜、电解液）之一，号称锂离子电池的“血液”，在电池中正负极之间起到传导电子的作用，是锂离子电池获得高电压、高比能等优点的保证。电解液一般由高纯度的非水溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下，按一定比例配制而成的。有机非水溶剂是电解液的主体部分，与电解液的性能密切相关，非水溶剂在使用前必须严格控制质量，如要求纯度在99.9%以上，水分含量必须达到10*l0-6以下。溶剂的纯度与稳定电压之间有密切联系，纯度达标的非水溶剂的氧化电位在5v左右，非水溶剂的氧化电位对于研究防止电池过充、安全性有很大意义。进一步的，上述一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，其中，所述非水溶剂为体积比1:1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯构成。进一步的，上述一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，其中所述锂盐为双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的至少一种。进一步的，上述一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，其中，所述γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯三者质量比为3～8:2～10:10～15。进一步的，上述一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，其中，所述γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯三者质量比为4～6:3～8:11～13。进一步的，上述一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，其中，所述γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯三者质量比为5:5:12。本发明以组合物的形式将非水溶剂、锂盐、添加剂配置形成电解液，组合物中各种添加剂相互作用，相互影响，提高了电解液的耐压性能等安全性能，且不会引起导电率降低等缺点，可利用其表面活性降低电解液粘度，避免以往阻燃剂的缺点，解决了相容性的问题。同时，以组合物的形式添加添加剂可减少工作量及降低成本。本发明一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，相比于现有技术，具有如下有益效果：1.功能添加剂γ-硫代丁内酯添加到电解液中，s上有两个未成键电子,可与li+螯合，使得锂盐的溶解度增大，改善电解液中锂离子传输特性，减少溶剂的用量，提升电池容量与功率输出。2.成膜添加剂过氧化二苯甲酰作为电解液和负极特别是含碳负极间的表面活性剂，负极和电解液之间的电阻被降低从而抑制了电解液在负极表面上的分解。3.浸润添加剂肉豆蔻酸异丙酯可以提高电解液对负极的浸润能力，从而提高电池的整体性能。成膜添加剂和浸润添加剂复合作用形成易传锂、高稳定的sei膜，从而提高了锂离子电池的锂离子传输性能。具体实施方式以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。实施例1一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，该电解液包括20重量份体积比1:1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯、10重量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂、10重量份的添加剂；所述添加剂为γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为5:5:12混合后制备而成。上述含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液的制备方法，包括以下步骤：γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为5:5:12混合后制备得到添加剂组合物；将非水溶剂、锂盐、添加剂混合物，在25℃充分搅拌，得到电解液。实施例2一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，该电解液包括30重量份体积比1:1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯、20重量份的二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、10重量份的添加剂；所述添加剂为γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为4:4:12混合后制备而成。上述含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液的制备方法，包括以下步骤：γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为4:4:12混合后制备得到添加剂组合物；将非水溶剂、锂盐、添加剂混合物，在25℃充分搅拌，得到电解液。实施例3一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，该电解液包括50重量份体积比1:1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯、30重量份的二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、12重量份的添加剂；所述添加剂为γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为5:8:12混合后制备而成。上述含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液的制备方法，包括以下步骤：γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为5:8:12混合后制备得到添加剂组合物；将非水溶剂、锂盐、添加剂混合物，在25℃充分搅拌，得到电解液。实施例4一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，该电解液包括40重量份体积比1:1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯、22重量份的二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、12重量份的添加剂；所述添加剂为γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为6:6:13混合后制备而成。上述含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液的制备方法，包括以下步骤：γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为6:6:13混合后制备得到添加剂组合物；将非水溶剂、锂盐、添加剂混合物，在25℃充分搅拌，得到电解液。实施例5一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，该电解液包括45重量份体积比1:1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯、25重量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂、15重量份的添加剂；所述添加剂为γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为7:7:13混合后制备而成。上述含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液的制备方法，包括以下步骤：γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为7:7:13混合后制备得到添加剂组合物；将非水溶剂、锂盐、添加剂混合物，在25℃充分搅拌，得到电解液。实施例6一种含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液，该电解液包括40重量份的体积比1:1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯、22重量份的二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、12重量份的添加剂；所述添加剂为γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为8:10:14混合后制备而成。上述含γ-硫代丁内酯的高镍三元锂电池电解液的制备方法，包括以下步骤：γ-硫代丁内酯、过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为8:10:14混合后制备得到添加剂组合物；将非水溶剂、锂盐、添加剂混合物，在25℃充分搅拌，得到电解液。对比例1一种高镍三元锂电池电解液，该电解液包括20重量份体积比1:1的碳酸二甲酯和碳酸乙烯酯、10重量份的双三氟甲烷磺酰亚胺锂、10重量份的添加剂；所述添加剂为过氧化二苯甲酰和肉豆蔻酸异丙酯按照质量比为5:10混合后制备而成。将实施例1-6、对比例1得到的电解液采用同等工艺用于同批次的高镍型三元锂电池，其中，正极片中m（lini0.6co00.2mn0.2o2）:m（乙炔黑）:m（聚偏氟乙烯）=85:7:8，人造石墨为负极，celgard2500聚丙烯微孔隔膜，电解液为实施例1-6、对比例1得到的电解液，得到模拟电池。采用cond7400实验台式电导率测试仪在25℃条件下，对实施例1制备的电解液进行电导率测试，得到结果见表1；对上述得到的模拟电池进行电池循环性能测试，电池循环性能测试条件为：在25℃的环境内，在1c倍率下进行200次循环的充电和放电，通过对模拟电池进行电池循环性能测试，得到结果见表1。表1：样品电导率（ms/cm）首次放电比容（mah/g）循环200次后容量保持率（%）实施例17.0920890%实施例27.0219989%实施例37.0418886%实施例47.0619189%实施例57.0618785%实施例67.0318286%对比例16.8916871%当前第1页12