本發(fā)明屬于電池，具體涉及一種含fec電解液的高溫高倍率二次電池。

背景技術(shù)：

1、電動(dòng)汽車中使用的鋰離子電池電解液是電池性能的關(guān)鍵因素之一。電解液的主要功能是提供離子傳輸?shù)慕橘|(zhì)，確保電池內(nèi)部的鋰離子可以在正極和負(fù)極之間高效移動(dòng)。鋰二次電池是通過(guò)鋰離子在所述正極及負(fù)極中進(jìn)行插入及脫離時(shí)的氧化、還原反應(yīng)而產(chǎn)生電能，因此，通過(guò)將可插入及脫離鋰離子的物質(zhì)用作負(fù)極及正極，并且在所述正極和負(fù)極之間，填充有機(jī)電解液或聚合物電解液來(lái)制備鋰二次電池。

2、鋰二次電池雖然在能量密度、循環(huán)壽命和自放電率等方面表現(xiàn)出色，但仍面臨一些技術(shù)和挑戰(zhàn)：1.?sei膜不穩(wěn)定：固態(tài)電解質(zhì)界面（sei）膜在某些情況下可能會(huì)不穩(wěn)定，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路或熱失控。2.循環(huán)壽命：隨著充放電次數(shù)的增加，電池的容量會(huì)逐漸下降。3.能量密度：目前常用的正負(fù)極材料的能量密度有限，難以滿足更高能量密度的需求。4.快充能力：鋰枝晶：快速充電時(shí)，鋰離子在負(fù)極表面的沉積速度過(guò)快，容易形成鋰枝晶，導(dǎo)致電池內(nèi)部短路和安全隱患。5.環(huán)境適應(yīng)性：在低溫、高溫條件下，電解液的電導(dǎo)率下降，電池的性能會(huì)受到影響，電池的循環(huán)壽命和安全性會(huì)下降。

3、現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)優(yōu)化鋰鹽和添加劑種類及含量，在提高電解液的電導(dǎo)率的同時(shí)降低了硅基負(fù)極片的不可逆膨脹，可以改善了鋰離子電池倍率充電性能和循環(huán)壽命，但是并沒(méi)有解決鋰離子電池高溫下的性能損失問(wèn)題，不能滿足現(xiàn)有市場(chǎng)的需求。

4、因此，亟需一種含fec電解液的高溫高倍率二次電池。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種含fec電解液的高溫高倍率二次電池。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

3、一種含fec電解液的高溫高倍率二次電池，包括正極極片、負(fù)極極片和電解液；所述電解液包括溶劑、助劑和鋰鹽，所述溶劑包括體積比1：（1.2-1.4）：（0.5-0.7）的碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸丙烯酯；所述助劑包括體積比1：（1.3-1.6）：（0.2-0.4）：（1.5-1.8）的氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁烷磺內(nèi)酯和碳酸亞乙烯酯；所述助劑占電解液總重量的2-4%。

4、鋰二次電池的性能主要受到有機(jī)電解液結(jié)構(gòu)和通過(guò)所述有機(jī)電解液和電極的反應(yīng)而形成的所述sei膜的影響。市面上常用的電解液與本發(fā)明制備的電極反應(yīng)后的性能并不理想。本發(fā)明通過(guò)將特定配比的溶劑與助劑協(xié)同作用，可以改善二次電池的倍率性能。分析是鋰二次電池的性能受到有機(jī)電解液結(jié)構(gòu)和通過(guò)所述有機(jī)電解液和電極的反應(yīng)而形成的所述sei膜的影響。合適的溶劑可以提高電解液的鋰離子傳導(dǎo)率，加快鋰離子在電解液中的遷移速度，特定的添加劑還可以幫助抑制有害副反應(yīng)的發(fā)生，比如鋰枝晶的生長(zhǎng)，同時(shí)本發(fā)明的電解液的組成和本發(fā)明制備的電極的表面結(jié)構(gòu)之間存在復(fù)雜的相互作用，共同決定了sei膜的形成和穩(wěn)定性，特定的溶劑和添加劑可以與電極表面的特定活性位點(diǎn)相互作用，形成更致密、更均勻的sei膜，從而提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

5、進(jìn)一步地，所述鋰鹽包括物質(zhì)的量比為（3-5）：1的lipf6和lialo2。

6、進(jìn)一步地，所述鋰鹽在電解液中的摩爾濃度為1.5-1.7mol/l。

7、進(jìn)一步地，所述負(fù)極極片的制備方法包括以下步驟：將重量比（92-94）：3：（3.8-4.2）的硅碳復(fù)合材料、碳納米管和粘結(jié)劑混合均勻，涂在厚度為8-10μm的銅箔上，得到負(fù)極極片。

8、進(jìn)一步地，所述硅碳復(fù)合材料的制備方法包括以下步驟：

9、（1）將重量比1：（8-10）的高嶺土與2-4mol/l的硝酸混合，在50-60℃，攪拌反應(yīng)10-12h；過(guò)濾，水洗至中性，烘干，得到酸處理后的高嶺土，將重量比為1：（0.4-0.7）：（8-10）的酸處理后的高嶺土、氫氧化鈉、水混合，30-40℃攪拌反應(yīng)4-6h，過(guò)濾、水洗至中性、烘干，得到預(yù)處理高嶺土；

10、（2）在以體積比為1：（1.5-1.7）的環(huán)己醇與無(wú)水乙醇作為溶劑條件下，將預(yù)處理高嶺土與葡萄糖混合均勻，脫除溶劑后，在惰性氣氛下煅燒，煅燒溫度為600-800℃，煅燒時(shí)間為4-6h，得到硅碳復(fù)合材料。

11、進(jìn)一步地，所述葡萄糖與以二氧化硅計(jì)的高嶺土的重量比為1：（2-5）。

12、進(jìn)一步地，所述高嶺土的粒度325目-500目。購(gòu)自山東旗屹化工科技有限公司，型號(hào)為超細(xì)煅燒高嶺土。

13、進(jìn)一步地，所述溶劑與高嶺土的重量比為（12-15）:1。

14、現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)直接添加二氧化硅用以改善石墨作為負(fù)極比容量較低的問(wèn)題，但是直接添加的二氧化硅顆粒如果尺寸和分布不均勻，會(huì)導(dǎo)致電極內(nèi)部的應(yīng)力分布不均，加劇電極材料的粉化和脫落，制得的二次電池的使用壽命并不理想。本發(fā)明通過(guò)使用高嶺土和有機(jī)碳源制備硅碳復(fù)合材料，改善了二次電池常溫下的電池的使用壽命。主要是因?yàn)楸景l(fā)明將高嶺土作為二氧化硅的來(lái)源，二氧化硅與碳的結(jié)合產(chǎn)生了復(fù)合結(jié)構(gòu)，其特殊的形貌減輕了充放電過(guò)程中體積膨脹的現(xiàn)象，用其制備的電池在充放電過(guò)程中的性能穩(wěn)定性更高。同時(shí)改善了二次電池低溫下的使用壽命。

15、進(jìn)一步地，所述碳納米管包括質(zhì)量比（0.2-0.5）：1：（1.5-1.7）的單壁碳納米管、多壁碳納米管和雙壁碳納米管；所述單壁碳納米管的直徑為1-2nm，長(zhǎng)度為5-30μm，比表面積為120m2/g，電導(dǎo)率為2400s/cm；多壁碳納米管的直徑3-6nm，長(zhǎng)度為0.5-1.5μm，比表面積為50m2/g，電導(dǎo)率為150s/cm；雙壁碳納米管的直徑為2-4nm，長(zhǎng)度為0.5-2μm，比表面積為450m2/g，電導(dǎo)率為150s/cm。

16、本發(fā)明通過(guò)添加特定參數(shù)和配比的碳納米管，改善了二次電池的高溫下使用后的容量恢復(fù)率。本發(fā)明的碳納米管可以形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高電極材料的孔隙率和比表面積，有利于鋰離子的快速傳輸，高溫下，鋰離子的擴(kuò)散速率會(huì)受到影響，碳納米管的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以提供更多的傳輸路徑，加速鋰離子的擴(kuò)散，提高電池的高溫性能和容量恢復(fù)率。同時(shí)碳納米管與本發(fā)明的硅碳復(fù)合材料的協(xié)同作用，可以綜合改善電極的導(dǎo)電性、機(jī)械性能和sei膜的穩(wěn)定性，從而顯著提高電池在高溫下的容量恢復(fù)率。

17、石墨層與層之間靠范德華力相結(jié)合，層間力作用小且層間距小于石墨插層化合物的晶面層間距，致使在充放電過(guò)程中，石墨層間距改變，造成石墨片剝落、粉化，導(dǎo)致電循環(huán)性能不理想；其次，由于石墨本身的結(jié)構(gòu)缺陷，使得其表面存在很多活性基團(tuán)，使得天然石墨與溶劑相容性差，國(guó)內(nèi)有研究機(jī)構(gòu)采用酚醛樹(shù)脂對(duì)天然石墨進(jìn)行一次改性，雖然此種改性方法可以提升石墨材料的比容量及循環(huán)料率，但是還是存在如下嚴(yán)重缺陷：(一)、酚醛樹(shù)脂在攪拌或者揮發(fā)過(guò)程中容易形成易沉降的粘著體系，導(dǎo)致其在石墨表面包覆不均勻；(二)、一次酚醛樹(shù)脂包覆的石墨表面會(huì)有孔洞，有些地方甚至沒(méi)有包覆上導(dǎo)致石墨裸露在外，與電解液接觸將會(huì)造成不可逆容量的產(chǎn)生，從而使得石墨循環(huán)性能下降。

18、進(jìn)一步地，所述粘結(jié)劑包括質(zhì)量比1：（1.2-1.5）的羧甲基纖維素鈉和丁苯橡膠。

19、進(jìn)一步地，所述正極極片的制備方法包括以下步驟：將重量比（90-92）：5：（4-6）的鎳鈷錳氫氧化物、聚偏二氟乙烯和炭黑混合均勻，涂在厚度為10-12μm鋁箔上，得到正極極片。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為：

21、1、本發(fā)明的電解液體系，通過(guò)添加適量的含fec的助劑，可以形成穩(wěn)定的固態(tài)電解質(zhì)界面（sei）膜，減少副反應(yīng)的發(fā)生，確保fec與正負(fù)極材料的兼容性，避免不良反應(yīng)，通過(guò)引入fec作為電解液添加劑，提高了二次電池的循環(huán)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和整體安全性。

22、2、本發(fā)明通過(guò)將特定配比的溶劑與助劑協(xié)同作用，可以改善二次電池的倍率性能。

23、3、本發(fā)明通過(guò)使用高嶺土和有機(jī)碳源制備硅碳復(fù)合材料，改善了二次電池常溫下的電池的使用壽命；同時(shí)改善了二次電池低溫下的使用壽命。

24、4、本發(fā)明通過(guò)添加特定參數(shù)和配比的碳納米管，改善了二次電池的高溫下使用后的容量恢復(fù)率。