一种非水电解液和锂离子电池的制作方法

本发明涉及二次电池，具体涉及一种非水电解液和锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池自从商业化以来，由于它的轻便、比能量高、无记忆效应、循环性能好，被广泛用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。随着锂离子电池在电动汽车和规模储能领域迅速发展和广泛应用，消费者也对锂离子电池的能量密度有了更高的需求。

2、目前，提高电极片的压实密度是提升锂离子电池能量密度的一种直接有效的方式。在电极制备过程中，提高电极片的压实密度，能够减小电极片的体积。进而，同等大小的电池中能够含有更多的活性材料，其具备的容量也大幅提升，能量密度得到提高。

3、这种方式能够快速提升电池的能量密度，无需开发新的正负极活性材料体系，并且能够一定程度上降低电芯的生产成本，因此是一种经济且高效的方法。但是，随着压实密度的增大，电极片活性物质层中材料颗粒之间的孔隙随之减少，导致材料中容纳电解液的自由体积也急剧减少。这种情况下，材料孔隙间起到传导锂离子作用的电解液变少，材料颗粒之间的离子传导能力会大幅下降，电解液与电极片之间锂离子的传输被极大地限制，电池的低温性能和倍率性能会因此受到影响，无法发挥原有的容量。

4、因此，需要设计一种非水电解液和锂离子电池，能够有效提高电解液的导电率，从而解决上述问题。

技术实现思路

1、鉴于以上现有技术的缺点，本发明提供了一种非水电解液和锂离子电池，能够提高电解液的导电率，增强电解液在有限孔隙结构中与活性材料之间的锂离子传输效率，从而改善具有高压实密度极片的锂电池的低温性能和倍率性能。

2、为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种非水电解液，所述非水电解液包括：锂盐、有机溶剂、第一添加剂和第二添加剂。

3、其中，所述第一添加剂包括单腈类化合物，所述第二添加剂包括三氟甲苯、1-氟苯、全氟苯、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂和氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种；

4、所述单腈类化合物包括结构式(1)所示化合物中的一种或多种：

5、r-c≡n

6、(1)

7、其中，r为碳原子数为1～8、不饱和度为0～6的烷基取代基。

8、在本发明一示例中，所述第一添加剂包括正戊腈、乙腈、异戊腈和正己腈中的一种或多种。

9、在本发明一示例中，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分含量为1％～20％，所述第二添加剂在所述非水电解液中的质量百分含量为0.1％～10％。

10、在本发明一示例中，所述第一添加剂占所述非水电解液中的质量百分含量为3％～15％。

11、在本发明一示例中，所述第二添加剂占所述非水电解液中的质量百分含量为0.3％～5％。

12、在本发明一示例中，所述锂盐包括lipf6、libf4、lifsi、litfsi、libob、liodfp、liodfb、lipo2f2和cf3so3li中的一种或多种。

13、在本发明一示例中，所述非水电解液中所述锂盐浓度为0.1～2mol/l。

14、在本发明一示例中，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯中的一种或多种。

15、在本发明一示例中，所述有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分含量为60％至85％。

16、本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极极片、负极极片、隔膜及上述任一项示例所述的非水电解液。

17、本发明在非水电解液中加入单腈类化合物，以利用单腈类化合物较低的粘度和较高的介电常数，来增强电解液的导电性和流动性，提高锂离子在电解液中的传导速率，进而在活性材料内孔隙间电解液含量较少时，保证电解液中锂离子能够在材料颗粒之间的孔隙进行快速传导，提高锂离子电池的动力学性能。在此基础上再添加低阻抗成膜添加剂，可使电解液在化成过程中于负极材料表面形成富含lif的sei膜，保证材料界面的稳定性以及锂离子在材料界面处的传输速度，从而进一步提升锂离子的充放电性能。

18、综上，本发明在非水电解液中加入单腈类化合物和低阻抗成膜添加剂，有效提升锂离子在电解液中及负极极片界面上的传输性能，保证锂离子能够通过活性材料较窄孔隙中少量电解液进行快速传导，进而有效改善装配有高压实密度极片锂离子电池的低温性能和倍率性能。

技术特征：

1.一种非水电解液，其特征在于，包括：锂盐、有机溶剂、第一添加剂和第二添加剂；所述第一添加剂包括单腈类化合物，所述第二添加剂包括三氟甲苯、1-氟苯、全氟苯、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂和氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种，所述单腈类化合物包括结构式(1)所示化合物中的一种或多种：

2.根据权利要求1所述非水电解液，其特征在于，所述第一添加剂包括正戊腈、乙腈、异戊腈和正己腈中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述非水电解液，其特征在于，所述第一添加剂在所述非水电解液中的质量百分含量为1％～20％，所述第二添加剂在所述非水电解液中的质量百分含量为0.1％～10％。

4.根据权利要求3所述非水电解液，其特征在于，所述第一添加剂占所述非水电解液中的质量百分含量为3％～15％。

5.根据权利要求3所述非水电解液，其特征在于，所述第二添加剂占所述非水电解液中的质量百分含量为0.3％～5％。

6.根据权利要求1所述非水电解液，其特征在于，所述锂盐包括lipf6、libf4、lifsi、litfsi、libob、liodfp、liodfb、lipo2f2和cf3so3li中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述非水电解液，其特征在于，所述非水电解液中所述锂盐浓度为0.1～2mol/l。

8.根据权利要求1所述非水电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸亚丙酯和碳酸二乙酯中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述非水电解液，其特征在于，所述有机溶剂在所述非水电解液中的质量百分含量为60％至85％。

10.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜及权利要求1至9任一所述的非水电解液。

技术总结
本发明提供一种非水电解液和锂离子电池，属于二次电池技术领域，所述非水电解液包括：锂盐、有机溶剂、第一添加剂和第二添加剂。所述第一添加剂包括单腈类化合物，所述第二添加剂包括三氟甲苯、1‑氟苯、全氟苯、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂和氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。本发明在非水电解液中加入单腈类化合物和低阻抗成膜添加剂，有效提升锂离子在电解液中及负极极片界面上的传输性能，保证锂离子能够通过活性材料较窄孔隙中少量电解液进行快速传导，进而有效改善装配有高压实密度极片锂离子电池的低温性能和倍率性能。

技术研发人员：余乐,刘兴伟,吕文彬
受保护的技术使用者：远景动力技术（江苏）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15