一种用于改善锂离子电池负极材料循环性能的电解液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池领域，涉及一种改善碳负极、石墨负极、硅基负极及锡基负 极循环性能的电解液。
【背景技术】
[0002] 随着人类社会的发展，石油、天然气等传统化石能源不断枯竭，人们对环保问题也 越来越重视，开发绿色环保的新型能源和发展新型高效的储能技术迫在眉睫。锂离子电池 有体积小、能量密度高、工作电压高、循环寿命长、环境友好、无记忆效应和自放电小等优 点，因此广泛应用于便携式电子设备如手机、数码相机、笔记本电脑中。随着科技的进步，锂 离子电池的应用领域日益扩大，新型动力能源、储能、国防军事等均有应用，同时对锂离子 电池的要求也越来越高。
[0003] 锂离子电池充放电过程中负极表界面的稳定性对电极循环性能以及电池循环性 能至关重要。电极在长期循环过程中会存在固体电解质界面膜不断增厚、电极材料破裂、电 极表面析锂等一系列问题，尤其是电极表面膜中无机盐成分不断增加对电极界面的锂离子 传输起到阻碍作用，导致电池电阻增大、循环性能下降、倍率性能下降，最终导致电池寿命 缩短。
[0004] 针对这些问题，研究者们采用一系列方法对材料表界面进行改性，通过改善电极 表面膜的组成、结构、致密性和稳定性等，延缓电极表面膜的溶解破坏，提高负极材料的循 环性能。目前，对电极表面膜的改性主要是通过对负极和电解液改性实现的，其中，对负极 的改性包覆、机械研磨、表面成膜等方法工艺复杂，重复性低，成本较高。采用合适的添加剂 改善电解液的组分操作简单且作用明显，是目前广泛使用的改善方法。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提供一种用于改善锂离子电池负极材料循环性能的电解液，通 过改善负极表面膜来提高其电化学性能，有效抑制其容量的衰减。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案： 一种用于改善锂离子电池负极材料循环性能的电解液，由有机溶剂、锂盐和添加剂组 成，其中：所述添加剂在电解液中的含量为0.1 ~ 5.0 wt%;所述有机溶剂由环状碳酸酯和 线性碳酸酯组成，环状碳酸酯与线性碳酸酯在电解液中的质量比为1 ~ 5:3 ~ 7;所述锂 盐的浓度为〇· 5 ~ 2. 5 mol/L。
[0007] 本发明中，所述添加剂为三（2, 2, 2-三氟乙基)硼酸酯（TTFEB)。TTFEB可优先与有 机溶剂在负极表面还原分解，有助于形成完整、致密的SEI膜，提高SEI膜的稳定性，有效阻 隔材料与电解液的接触，抑制有机溶剂的进一步还原分解。同时，TTFEB是一种硼基阴离子 受体，硼基阴离子受体对F、O 2、O22等阴离子有较好的识别作用，硼原子以sp 2杂化形成的 共价分子，余下的一个空轨道可以作为路易斯酸中心接受外来的孤对电子，形成以sp3杂 化的四面体构型的配合物，因而TTFEB可以与F、0 2、022等阴离子结合，从而促进SEI膜中 惰性组分LiF、Li20、Li2O2等无机盐的溶解，改善SEI膜的组成，有效减小SEI膜的阻抗，利 于锂离子的迀移，并减小锂离子的消耗，提升电解液的电导率，提高负极材料的循环性能。
[0008] 本发明中，所述锂盐为六氟磷酸锂（LiPF6)、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、 双(氟磺酰）亚胺锂中至少一种。作为优选，锂盐选择六氟磷酸锂（LiPF 6), LiPF6电导率高， 制备工艺成熟，是目前使用最为广泛的锂盐。
[0009] 本发明中，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯（EC)或氟代碳酸乙烯酯中的一种或两 种，线性碳酸酯为碳酸二乙酯（DEC)、碳酸二甲酯（DMC)、碳酸甲基乙基酯（EMC)中至少一种 或几种。
[0010] 本发明中，所述负极材料为石墨、碳、娃基材料、锡基材料的一种或几种。
[0011] 本发明的有益效果在于：加入的电解液添加剂三（2,2,2_三氟乙基）硼酸酯有助 于在负极表面形成稳定的SEI膜，阻止溶剂分子的共嵌入，抑制负极与电解液的进一步反 应。同时，TTFEB的加入可以改善SEI膜的组成，促进惰性组分LiF、Li 20、Li2O2等，降低膜 阻抗，减小极化，减小锂离子的消耗。由于TTFEB对负极SEI膜的改善作用，这种含TTFEB 的电解液可以有效提高负极材料的循环性能、充放电效率和倍率性能。
【附图说明】
[0012] 图1为分别采用实施例1和对比例电解液的电池的循环性能比较； 图2为分别采用实施例1和对比例电解液的电池的循环伏安曲线； 图3为分别采用实施例1和对比例电解液电池倍率性能曲线。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本 发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖 在本发明的保护范围中。
[0014] 实施例1 : 将碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二甲酯（DMC)(EC与DMC质量比为EC: DMC=I: 2 )混合均匀，用 分子筛除水除杂，将I mol/L六氟磷酸锂溶解到混合溶剂中，然后加入0.5 wt%三（2,2， 2-三氟乙基）硼酸酯（TTFEB)，即可得到所述锂离子电池电解液。
[0015] 实施例2 : 将碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二甲酯（DMC) (EC与DMC质量比为EC: DMC=3:7 )混合均匀，用 分子筛除水除杂，将I mol/L六氟磷酸锂溶解到混合溶剂中，然后加入0.5 wt%三（2,2， 2-三氟乙基）硼酸酯（TTFEB)，即可得到所述锂离子电池电解液。
[0016] 实施例3: 将碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二甲酯（DMC) (EC与DMC质量比为EC: DMC=4:6 )混合均匀，用 分子筛除水除杂，将I mol/L六氟磷酸锂溶解到混合溶剂中，然后加入0.5 wt%三（2,2， 2-三氟乙基）硼酸酯（TTFEB)，即可得到所述锂离子电池电解液。
[0017] 实施例4: 将碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二甲酯（DMC)(EC与DMC质量比为EC: EMC=I: 2 )混合均匀，用 分子筛除水除杂，将I mol/L六氟磷酸锂溶解到混合溶剂中，然后加入2%氟代碳酸乙烯酯 (FEC)和0. 5 wt%三（2, 2, 2-三氟乙基)硼酸酯（TTFEB)，即可得到所述锂离子电池电解液。
[0018] 实施例5 : 将碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二甲酯（DMC)、碳酸甲基乙基酯（EMC) (EC、DMC、EMC质量比为 EC:DMC:EMC=3:4:3)混合均匀，用分子筛除水除杂，将lmol/L六氟磷酸锂溶解到混合溶剂 中，然后加入0.5 wt%三（2,2,2_三氟乙基）硼酸酯（TTFEB)，即可得到所述锂离子电池电