一種兼顧高低溫性能的高電壓電解液及使用該電解液的鋰離子電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及裡離子電池領(lǐng)域，具體設(shè)及一種兼顧高低溫性能的高電壓電解液及使 用該電解液的裡離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池具有工作電壓高、比容量大、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)及環(huán)境友好等優(yōu) 點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于數(shù)碼、儲(chǔ)能、動(dòng)力和軍用航天航空等領(lǐng)域。電解液作為裡離子電池中離子 傳輸?shù)妮d體，對(duì)裡離子電池各方面性能的發(fā)揮起著至關(guān)重要的作用。
[0003] 裡離子電池高、低溫性能主要受W下幾種因素的影響：（1)、高溫條件容易加劇過 渡金屬離子對(duì)電解液的催化分解，分解氣體產(chǎn)物直接導(dǎo)致電池厚度膨脹，固體產(chǎn)物在正負(fù) 極界面沉積，增大電池內(nèi)阻；（2)、LiPFs高溫條件下分解產(chǎn)生的HF腐蝕正極活性物質(zhì)，導(dǎo)致 過渡金屬離子溶出，破壞正極材料結(jié)構(gòu)；（3)、電池在首次充電時(shí)形成的SEI膜在高溫條件下 發(fā)生分解，SEI膜結(jié)構(gòu)容易遭到破壞，導(dǎo)致電池性能急劇下降；（4)、裡離子電池電解液溶劑 組成、溶劑凝固點(diǎn)、溶劑低溫粘度直接決定了裡離子電池低溫性能優(yōu)劣；（5)、裡離子電池電 解液添加劑分解形成的界面膜阻抗值對(duì)電池低溫性能發(fā)揮也影響較大。
[0004] 常規(guī)高電壓裡離子電池要求高溫存儲(chǔ)性能85°C/4h(化），同時(shí)滿足一般低溫放電 及常溫循環(huán)。但是，隨著裡離子電池應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展，終端使用者不僅要求裡電池具有 更高的能量密度，對(duì)高體積比能量電池的高、低溫性能要求也越來越高，部分應(yīng)用領(lǐng)域要求 電池高溫85°C存儲(chǔ)1她W上，同時(shí)滿足(TC滿充不析裡的要求。目前裡離子電池電解液基本 采用環(huán)狀碳酸醋和線狀碳酸醋作為混合有機(jī)溶劑。受混合有機(jī)溶劑液程范圍、SEI膜熱穩(wěn)定 性、SEI膜界面阻抗和負(fù)極材料高壓實(shí)等多重因素的影響，裡離子電池很難滿足高低溫性能 的高要求兼顧，因此迫切需要開發(fā)兼顧優(yōu)秀高、低溫性能的高電壓電解液。
[0005] 在現(xiàn)有的高電壓裡離子電池高/低溫性能解決方案中，a-下酸內(nèi)醋(G化）、下二臘 (SN)、丙締基橫酸內(nèi)醋(RPS)、雙草酸棚酸裡化iBOB)和二氣草酸棚酸裡化iDFOB)等添加劑 對(duì)高電壓電池高溫或低溫性能具有一定的改善作用，但都或多或少存在提純難度大、石墨 負(fù)極相容性差、界面阻抗大或高溫易產(chǎn)氣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于【背景技術(shù)】中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種兼顧高低溫性能的高電 壓電解液及使用該電解液的裡離子電池，所制備的裡離子電池可W同時(shí)兼顧高電壓電池85 °C滿電態(tài)儲(chǔ)存1她和0°C滿充不析裡的高、低溫優(yōu)異性能。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是： 一種兼顧高低溫性能的高電壓電解液，包含非水有機(jī)溶劑、電解質(zhì)裡鹽、酸臘化合物及 低阻抗添加劑，所述非水有機(jī)溶劑包含碳酸醋溶劑和寬液程線狀簇酸醋溶劑;所述電解質(zhì) 裡鹽為六氣憐酸裡、雙氣橫酷亞胺裡兩種化合物按摩爾比1:0.0 l-O . 5的組合;所述低阻抗 添加劑為結(jié)構(gòu)式I所示的環(huán)狀硫酸醋化合物； 結(jié)構(gòu)式I
結(jié)構(gòu)式I中：111為^4的整數(shù)，Rl為氨原子、甲基、丙基和乙締基的任一種。
[000引所述酸臘化合物為1，2-二（2-氯乙氧基）乙燒、1，2，3-S-( 2-氯乙氧基）丙烷中的 一種或兩種混合。
[0009] 所述酸臘化合物在兼顧高低溫性能的高電壓電解液中的質(zhì)量百分比為0.5%~ 2.0% O
[0010] 所述電解質(zhì)裡鹽為六氣憐酸裡和雙氣橫酷亞胺裡兩種裡鹽混合，兩種裡鹽的摩爾 比為 1:0.03-0.2。
[00川所述環(huán)狀硫酸醋化合物為硫酸乙締醋、硫酸丙締醋、1，4-了二醇硫酸醋、4-甲基硫 酸乙締醋和4-丙基硫酸乙締醋中的一種及W上。
[0012] 所述環(huán)狀硫酸醋化合物在兼顧高低溫性能的高電壓電解液中的質(zhì)量百分比為 0.2〇/〇~1.0〇/〇。
[0013] 所述酸臘化合物和環(huán)狀硫酸醋在兼顧高低溫性能的高電壓電解液中的質(zhì)量百分 比為10:1~1:2。
[0014] 所述碳酸醋溶劑為碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、碳酸二甲醋、碳酸二乙醋、碳酸甲乙 醋中的一種及W上;所述寬液程線狀簇酸醋溶劑為乙酸丙醋、乙酸正下醋、乙酸異下醋、乙 酸正戊醋、乙酸異戊醋、丙酸乙醋、丙酸正丙醋、正下酸乙醋中的一種及W上。
[0015] -種兼顧高低溫性能的高電壓電解液，還含有碳酸亞乙締醋、乙締基碳酸乙締醋、 1,3-丙烷橫酸內(nèi)醋、氣代碳酸乙締醋中的一種或幾種添加劑，上述各添加劑在電解液中的 質(zhì)量百分比各自為0.1%~5.0%。
[0016] -種兼顧高低溫性能的高電壓裡離子電池，包括正極、負(fù)極、隔離膜和本發(fā)明所述 的兼顧高低溫性能的高電壓電解液，所述正極的活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)式為:LiCo止i-x〇2,其中，L 為八1、5'、1旨、1'1、化、2'、化、51和。6的任一種，0知<1，所述裡離子電池充電截止電壓大 于4.3V而小于等于4.5V。
[0017]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1、本發(fā)明選用碳酸醋和寬液程的線狀簇酸醋作為共溶劑，可有效改善電解液對(duì)石墨負(fù) 極的浸潤性、降低電極/電解液界面阻抗，改善電池循環(huán)性能和高低溫性能;相比較碳酸醋/ G化等溶劑組合，電解液與石墨負(fù)極相容性更佳，電池循環(huán)壽命長。
[001引 2、添加劑中0.5%~2.0%的酸臘化合物，可W絡(luò)合金屬離子，抑制金屬離子溶出，保 護(hù)正極，有效提升電池高溫儲(chǔ)存性能、減少厚度膨脹并提高電池容量保持率;相比較脂肪臘 SN,酸臘在電解液中溶解性更佳，與石墨負(fù)極相容性更好，電池高低溫性能更優(yōu)異。
[0019] 3、雙氣橫酷亞胺裡鹽具有高電導(dǎo)率的特點(diǎn)，其參與形成的SEI膜熱穩(wěn)定性好，作為 添加劑加入到電解液中可有效提高電池的高溫儲(chǔ)存性能和低溫充放電性能;相比較高阻抗 的LiBOB,可避免電池低溫循環(huán)發(fā)生析裡，相比較熱穩(wěn)定性較差的LiDFOB,則可避免滿電態(tài) 電池85°C長時(shí)間儲(chǔ)存產(chǎn)氣。
[0020] 4、環(huán)狀硫酸醋可在電池正負(fù)極材料表面成膜，改善SEI膜質(zhì)量、增加 SEI膜熱穩(wěn)定 性并降低其阻抗，具有良好的高低溫兼顧循環(huán)特性;相比較高阻抗的締基丙橫酸內(nèi)醋R(shí)PS， 可避免電池低溫循環(huán)發(fā)生析裡。
[0021] 本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)為： 通過添加低粘度、寬液程的簇酸醋溶劑，增強(qiáng)電解液對(duì)石墨負(fù)極的浸潤性，降低電極/ 電解液界面阻抗，改善了電池循環(huán)性能和高低溫性能;通過酸臘化合物抑制金屬離子溶出， W達(dá)到保護(hù)正極，改善電池高溫性能的目的；進(jìn)一步向電解液中添加雙氣橫酷亞胺裡和環(huán) 狀硫酸醋化合物，優(yōu)化電極表面SEI膜組成，增強(qiáng)SEI膜熱穩(wěn)定性、降低SEI膜阻抗，從而改善 高電壓電池85°C滿電態(tài)儲(chǔ)存性能和(TC滿充性能，兼顧電池高、低溫優(yōu)異性能。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述，本發(fā)明的實(shí)施包括但不限于W下實(shí)施方 式。任何不偏離本
【發(fā)明內(nèi)容】
的變化或替換能夠?yàn)楸绢I(lǐng)域的技術(shù)人員所理解，都應(yīng)在本發(fā)明 的保護(hù)范圍W內(nèi)。
[0023] 實(shí)施例1 電解液配制步驟:在充滿氣氣的手套箱中，將碳酸乙締醋、碳酸丙締醋、碳酸二乙醋、丙 酸乙醋和丙酸正丙醋按質(zhì)量比為EC: PC: DEC: EP: PP = 2:1:5:1:1進(jìn)行混合，然后向混合溶液 緩慢加入濃度為1.OmoVL的六氣憐酸裡和O.lmol/L雙氣橫酷亞胺裡，最后加入基于電解 液總重量2wt%的1，2-二（2-氯乙氧基）乙燒(DE肥）、0.5wt%硫酸乙締醋(DTD)、0.5wt%碳酸亞 乙締醋(VC)、3wt%氣代碳酸乙締醋(FEC)、3wt%丙烷橫酸內(nèi)醋(PS)，攬拌均勻后得到實(shí)施例1 的裡離子電池電解液。
[0024] 將上述步驟配制的裡離子電池電解液注入經(jīng)過充分干燥的4.35V石墨/LiCo〇2聚 合物電池(體積能量密度600Wh/L)，電池經(jīng)過45°C擱置、化成、夾具高溫烘烤和二次封口后， 進(jìn)行常規(guī)分容。
[002引1