一种用于三元材料电池的锂离子电池电解液的制作方法

本发明属于锂离子电池电解液
技术领域：
，具体涉及一种用于三元材料电池的锂离子电池电解液。
背景技术：
：近年来，由于雾霾的增多，目前我国对能源和环境问题高度关注，在能源和环保压力下，国家迫切需求低碳、环保、可再生资源的开发和推行，我国政府正在加大对新能源汽车的扶持力度，中国新能源汽车市场潜力巨大。而目前我国汽车动力锂电大多采用磷酸铁锂路线，但由于磷酸铁锂的比容量、振实密度、压实密度和电位都较低及一致性的限制，近年来我国锂电池技术路线呈现多元化发展，尤其三元材料电池有良好的发展前景。目前市场上电池事故频发，电池的安全性就显得尤其重要，但当前三元正极材料动力电池存在循环性能差和安全性差等缺陷。技术实现要素：本发明针对目前市场上三元材料电池循环性能差及安全性能差的缺陷而提供了一种用于三元材料电池的锂离子电池电解液。本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种用于三元材料电池的锂离子电池电解液，其特征在于该锂离子电池电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，其中有机溶剂、锂盐与添加剂的质量比为80-87:10.9-14:1.9-2.5，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯组成，所述锂盐由六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双草酸硼酸锂组成，所述添加剂由碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯和环己基苯组成。进一步优选，所述的锂离子电池电解液中有机溶剂、锂盐与添加剂的质量比为81.7-85:11.4-13.2:2.5-5.9。进一步优选，所述的有机溶剂中碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯与碳酸甲乙酯的质量比为26-32:5-8:20.6-28:20-25。进一步优选，所述的锂盐中六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂与双草酸硼酸锂的质量比为11-13:0.1-0.9:0.1-0.5。进一步优选，所述的添加剂中碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯与环己基苯的质量比为0.5-0.7:1-1.2:1-4。本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明中双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）是三元材料电池中非常关键的锂盐添加剂之一，能非常有效的改善其循环和高低温等性，并且LiFSI能大幅提高电解液耐高温和高压性能；双草酸硼酸锂（LiBOB）分子结构中不含有F元素，而且具有很好的热稳定性和很独特的成膜性能。这两种锂盐添加剂加入少量，即可大大提高电池的循环性能，特别是高温循环性能。本发明加入了1,3-丙烷磺内酯（PS）与碳酸亚乙烯酯（VC）协同作用，形成稳定的SEI膜，降低阻抗，改善电池的循环性能。本发明另外还加入了环己基苯添加剂。电池在充电过程中，电压超过添加剂的电聚合电压时，环己基苯单体发生聚合反应，生成黑色物质聚环己基苯，在电极表面形成阻断层，使电池内阻迅速增大，从而减缓或阻止电解液的进一步分解，产生的气体与热量明显减少，防止热失控，保持电池处于安全状态。本发明优选了溶剂比例，使电解液性能更加优良。附图说明图1是本发明实施例1制得的锂离子电池电解液形成的电池过充测试曲线；图2是本发明对比例1制得的锂离子电池电解液形成的电池过充测试曲线。具体实施方式以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。实施例1将0.7g碳酸亚乙烯酯、1.2g1,3-丙烷磺内酯、4g环己基苯、0.9g双氟磺酰亚胺锂、0.5g双草酸硼酸锂和11g六氟磷酸锂溶解于81.7g有机溶剂（其中32g碳酸乙烯酯、7g碳酸丙烯酯、20.6g碳酸二乙酯和22.1g碳酸甲乙酯）中，混合均匀制得锂离子电池电解液。实施例2将0.7g碳酸亚乙烯酯、1.2g1,3-丙烷磺内酯、3.4g环己基苯、0.4g双氟磺酰亚胺锂、0.4g双草酸硼酸锂和11g六氟磷酸锂溶解于82.9g有机溶剂（其中31g碳酸乙烯酯、7g碳酸丙烯酯、21g碳酸二乙酯和23.9g碳酸甲乙酯）中，混合均匀制得锂离子电池电解液。实施例3将0.7g碳酸亚乙烯酯、1.2g1,3-丙烷磺内酯、3.4g环己基苯、0.4g双氟磺酰亚胺锂、0.4g双草酸硼酸锂和11g六氟磷酸锂溶解于82.9有机溶剂（其中26g碳酸乙烯酯、6g碳酸丙烯酯、25.9g碳酸二乙酯、25g碳酸甲乙酯)中，混合均匀制得锂离子电池电解液。实施例4将0.6g碳酸亚乙烯酯、1g1,3-丙烷磺内酯、2g环己基苯、0.3g双氟磺酰亚胺锂、0.3g双草酸硼酸锂和12g六氟磷酸锂溶解于83.8g有机溶剂（其中27.3g碳酸乙烯酯、6g碳酸丙烯酯、25g碳酸二乙酯和24.5g碳酸甲乙酯）中，混合均匀制得锂离子电池电解液。实施例5将0.6g碳酸亚乙烯酯、1g1,3-丙烷磺内酯、2g环己基苯、0.2g双氟磺酰亚胺锂、0.2g双草酸硼酸锂和11g六氟磷酸锂溶解于85g有机溶剂（其中30g碳酸乙烯酯、5g碳酸丙烯酯、28g碳酸二乙酯和22g碳酸甲乙酯）中，混合均匀制得锂离子电池电解液。实施例6将0.5g碳酸亚乙烯酯、1g1,3-丙烷磺内酯、1g环己基苯、0.1g双氟磺酰亚胺锂、0.1g双草酸硼酸锂和13g六氟磷酸锂溶解于84.3g有机溶剂（其中30.3g碳酸乙烯酯、8g碳酸丙烯酯、26g碳酸二乙酯和20g碳酸甲乙酯）中，混合均匀制得锂离子电池电解液。对比例1将0.1g双草酸硼酸锂和13g六氟磷酸锂溶解在86.9g有机溶剂（其中32g碳酸乙烯酯、7g碳酸丙烯酯、26.4g碳酸二乙酯和21.5g碳酸甲乙酯）中，混合均匀制得锂离子电池电解液。对比例2将0.5g碳酸亚乙烯酯、1g1,3-丙烷磺内酯、1g环己基苯、0.1g双草酸硼酸锂和13g六氟磷酸锂溶解在84.4g有机溶剂（其中27.4g碳酸乙烯酯、7g碳酸丙烯酯、30g碳酸二乙酯和20g碳酸甲乙酯）中，混合均匀制得锂离子电池电解液。对比例3将0.5g碳酸亚乙烯酯、1g环己基苯、0.4g双氟磺酰亚胺锂、0.1g双草酸硼酸锂和13g六氟磷酸锂溶解在85g有机溶剂（其中16g碳酸乙烯酯、7g碳酸丙烯酯、42g碳酸二乙酯和20g碳酸甲乙酯）中，混合均匀制得锂离子电池电解液。将上述实施例1-6与对比例1-3制备的锂离子电池电解液分别加入到20Ah单体软包电池上，分别测试常温1C充放循环、55℃0.5C充放循环、60℃满电存储7天、过充测试。由下表可知本发明制得的锂离子电池电解液中加入环己基苯、双氟磺酰亚胺锂和双草酸硼酸锂，电池在常温循环、高温循环、满电存储和过充测试中性能均明显提高。具体检测结果如下表所示：500周常常温循环容量保持率%55度高温循环300周容量保持率%60度满电存储7天容量保持率%60度7天厚度变化率%过充实施例195%85%94.20%2.30%3C10V通过实施例294.62%82.00%92.30%2.25%3C10V通过实施例394.10%80.70%92.20%2.43%3C10V通过实施例493.80%79.60%90.60%3.30%3C8.4V通过实施例593.679.50%89.90%3.28%3C6.3V通过实施例692.90%78.50%86.73%3.56%1C5.5V通过对比例170.20%55.80%60.20%5.63%起火爆炸对比例280.20%58.90%63.08%6.00%起火爆炸对比例377.80%56.20%61.20%5.10%起火爆炸以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。当前第1页1 2 3