高温型电解液及锂离子电池的制作方法

【技术领域】

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高温型电解液及采用该电解液的锂离子电池。

背景技术：

作为锂离子电池正负极之间离子传输体的电解液，需要具备高电导率、宽电化学窗口和高热稳定性。电解液主要由锂盐、有机溶剂和功能添加剂组成，常用锂盐包括lipf6，其具有高的室温电导率、电化学稳定性好(不腐蚀集流体)，易溶于碳酸酯类有机溶剂等优良性能，但是lipf6在高温下不稳定易分解且对痕量水敏感生成pf5、hf和lif。hf引起活性材料溶解以及sei膜不稳定，导致可逆容量衰减以及sei膜不断生成，从而影响电池性能。同时，pf6^-和pf5容易引起ec、pc等溶剂开环反应，生成co、co2、烃类气体和有机无机锂盐，导致气压过大使电池拉断开启，出现漏液着火甚至爆炸。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高温型电解液，该电解液中包含能够抑制lipf6分解的添加剂，还提供一种采用该电解液的锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明提供一种高温型电解液，包括锂盐、溶剂以及硼酸酯类或硼烷类高温添加剂，且所述高温添加剂占电解液总质量的0.5-5％。

在一个优选实施方式中，所述硼酸酯类高温添加剂的结构式为

其中，r1、r2及r3为烷基、卤代烷基、苯基、卤代苯基、卤代烷硅基中的一种或几种。

在一个优选实施方式中，所述硼烷类高温添加剂的结构式为

其中，r4、r5及r6为烷基、卤代烷基、苯基、卤代苯基、卤代烷硅基中的一种或几种。

在一个优选实施方式中，所述锂盐为lipf6，且lipf6占电解液总质量的10-25％。

在一个优选实施方式中，所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亚乙烯酯，且所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亚乙烯酯占所述电解液总质量的百分比分别为20-30％、50-60％、4-8％及1-2％。

在一个优选实施方式中，还包括丙烷磺酸内脂，且丙烷磺酸内脂占电解液总质量的1-1.5％。

在一个优选实施方式中，卤代烷基、卤代苯基、卤代烷硅基中的卤素为f、cl或br。

本发明还提供一种包括如权利要求2-3中任意一项所述的电解液的锂离子电池。

本发明提供的高温型电解液能够用于锂离子电池并提高其电性能，该电解液加入的硼酸酯或硼烷类高温添加剂不仅能够抑制高温下lipf6的分解，缓解pf5与溶剂反应，减少co、co2和烃类气体的生成以及电解液的过度消耗，还能够捕获f^-，减少hf的生成，从而优化正极活性材料和sei膜的稳定性，提升锂离子电池的循环性能。

【附图说明】

图1是由一个具体实施例与对比例获得的锂离子电池的循环曲线。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和有益技术效果更加清晰明白，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并不是为了限定本发明。

本发明提供一种高温型电解液，包括锂盐、溶剂及高温添加剂。具体地，所述锂盐为lipf6，且lipf6占电解液总质量的10-25％。所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亚乙烯酯，且所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亚乙烯酯占所述电解液总质量的百分比分别为20-30％、50-60％、4-8％及1-2％。所述高温添加剂为硼酸酯类或硼烷类有机物，且所述高温添加剂占电解液总质量的0.5-5％。

所述硼酸酯类高温添加剂的结构式为

其中，r1、r2及r3为烷基、卤代烷基、苯基、卤代苯基、卤代烷硅基中的一种或几种，卤代烷基、卤代苯基、卤代烷硅基中的卤素优选为f、cl或br。

所述硼烷类高温添加剂的结构式为

其中，r4、r5及r6为烷基、卤代烷基、苯基、卤代苯基、卤代烷硅基中的一种或几种，卤代烷基、卤代苯基、卤代烷硅基中的卤素优选为f、cl或br。

上述硼酸酯类或硼烷类高温添加剂包括硼基阴离子受体和吸电官能团，由于硼原子是缺电子结构，与电解液中的pf6^-发生物理络合作用，从而能抑制lipf6的热分解。

进一步地，所述电解液还包括丙烷磺酸内脂，且丙烷磺酸内脂占电解液总质量的1-1.5％。所述丙烷磺酸内脂作为现有技术中制备锂离子电池所用的功能添加剂，也为提高锂离子电池的高温性能起到了积极作用。

本发明还提供一种锂离子电池，所述锂离子电池采用的电解液包括锂盐、溶剂及高温添加剂。具体地，所述锂盐为lipf6，且lipf6占电解液总质量的10-25％。所述溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亚乙烯酯，且所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯及碳酸亚乙烯酯占所述电解液总质量的百分比分别为20-30％、50-60％、4-8％及1-2％。所述高温添加剂为硼酸酯类或硼烷类有机物，且所述高温添加剂占电解液总质量的0.5-5％。

所述硼酸酯类高温添加剂的结构式为

其中，r1、r2及r3为烷基、卤代烷基、苯基、卤代苯基、卤代烷硅基中的一种或几种，卤代烷基、卤代苯基、卤代烷硅基中的卤素优选为f、cl或br。

所述硼烷类高温添加剂的结构式为

其中，r4、r5及r6为烷基、卤代烷基、苯基、卤代苯基、卤代烷硅基中的一种或几种，卤代烷基、卤代苯基、卤代烷硅基中的卤素优选为f、cl或br。

进一步地，所述锂离子电池的电解液还包括丙烷磺酸内脂，且丙烷磺酸内脂占电解液总质量的1-1.5％。

实施例

在一个具体实施方式中，所述电解液由质量分数为15％的lipf6、25％的碳酸乙烯酯、50％的碳酸甲乙酯、6％的碳酸丙烯酯、2％的碳酸亚乙烯酯、1％的丙烷磺酸内脂及1％的三(五氟苯基)硼烷组成。进一步的，采用正极片、负极片及隔膜组装电芯并注入上述电解液制备5.0ah锂离子电池。其中，所述正极片包括由磷酸铁锂、导电剂及粘结剂组成的正极活性物质涂层；负极片包括由石墨、粘结剂及导电剂组成的负极活性物质涂层。

对比例

为起到对照作用，该电解液由质量分数为15％的lipf6、25％的碳酸乙烯酯、51％的碳酸甲乙酯、6％的碳酸丙烯酯、2％的碳酸亚乙烯酯及1％的丙烷磺酸内脂组成。同样的，采用正极片、负极片及隔膜组装电芯并注入上述电解液制备5.0ah锂离子电池。其中，所述正极片包括由磷酸铁锂、导电剂及粘结剂组成的正极活性物质涂层；负极片包括由石墨、粘结剂及导电剂组成的负极活性物质涂层。

可以理解的，实施例与对比例所制备的锂离子电池不同之处在于注入不同的电解液，两种电解液的区别在于实施例中存在三(五氟苯基)硼烷作为高温添加剂，而对比例不存在该高温添加剂。

将实施例与对比例所制备的锂离子电池置于60℃的温度下、按照3c的倍率进行充放电循环。测试结果如图1所示，可以看出，添加了三(五氟苯基)硼烷作为高温添加剂的锂离子电池在50周后的容量保持率为90.5％，而没有该高温添加剂的锂离子电池容量保持率为84.17％。

本发明提供的高温型电解液能够用于锂离子电池并提高其电性能，该电解液加入的硼酸酯或硼烷类高温添加剂不仅能够抑制高温下lipf6的分解，缓解pf5与溶剂反应，减少co、co2和烃类气体的生成以及电解液的过度消耗，还能够捕获f^-，减少hf的生成，从而优化正极活性材料和sei膜的稳定性，提升锂离子电池的循环性能。

本发明并不仅仅限于说明书和实施方式中所描述，因此对于熟悉领域的人员而言可容易地实现另外的优点和修改，故在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念的精神和范围的情况下，本发明并不限于特定的细节、代表性的设备和这里示出与描述的图示示例。