一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及裡离子电池技术领域，具体设及一种改善裡电池极片界面的裡离子电 池电解液。
【背景技术】
[0002] 裡离子电池由于工作电压高、能量密度高、循环寿命长、对环境友好等特点，广泛 应用于3C数码产品、电动汽车、军事航天等领域。随着人们生活水平的提高，对裡离子电池 的工作环境、能量密度、快速充放电提出了更高的要求。
[0003] 裡离子电池在低溫环境下其放电能力衰减较快，并且低溫环境充电负极界面容易 析裡，从而造成对电池不可逆的损坏，情况严重时更可能由于电池析裡产生安全隐患。而提 升电池能量密度的一种方式是提高电池极片的压实密度，但压实密度的提高意味着材料的 传质导电速度降低，阻抗增大，导致电池在使用过程中极片容易存在析裡、黑斑等现象。另 一方面，裡电池快速充电的过程中由于正极在单位时间里脱出更多的裡离子进入负极，在 大电流的驱动下往往由于负极传质阻抗的原因使得裡离子无法完全嵌入负极内部，从而停 留在极片外部造成析裡、堵塞裡离子传输通道，久而久之电池变厚、变形，极易造成安全风 险。
[0004] 因此，电池在反复使用过程中负极极片界面的好坏对电池的特殊功能、使用寿命、 安全性方面有较大影响，亟需开发出可改善负极极片界面的电解液W满足电池对低溫充放 电、快速充放电、高压实密度体系下的综合电性能的需求。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种改善裡电池极片界面的裡离子 电池电解液，该电解液通过对极片界面的改善，能够同时满足电池对低溫充放电、快速充放 电、高压实密度体系下的综合电性能要求。
[0006] 为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0007] 提供一种改善裡电池极片界面的裡离子电池电解液，由非水性有机溶剂、裡盐及 添加剂组成，所述非水性有机溶剂包括簇酸醋、面代碳酸醋、芳香控及其面代芳控中的至少 一种，所述面代碳酸醋和所述面代芳控中的面素取代物为F、Cl、Br中的至少一种;该类型溶 剂具有较好浸润性，较低黏度和较宽液程的优点；
[000引所述添加剂包括裡盐添加剂、氣代碳酸醋、氣代酸、憐腊及其衍生物中的至少一 种，该类型添加剂具有常溫和低溫阻抗均较低的优点。
[0009] W上非水性有机溶剂和添加剂均具有较高的蒸汽压(溫度25°C、蒸汽压〉2Kpa，溫 度45°C、蒸汽压〉8Kpa，80°C时、蒸汽压〉25Kpa)，该类具有较高蒸汽压的化合物均不会明显 参与到负极SEI膜的形成，从而降低因该类型化合物的加入形成SEI膜而增加裡离子在SEI 膜中的阻抗，从而提供良好的动力学环境和平衡电池各方面性能。
[0010]优选的，所述非水性有机溶剂占裡离子电池电解液总质量的70-88%。
[0011] 优选的，所述添加剂占裡离子电池电解液总质量的0.1-15%。
[0012] 优选的，所述簇酸醋包括下酸丙醋、乙酸丙醋、乙酸异丙醋、丙酸乙醋、丙酸丙醋、 丙酸下醋、丙酸异丙醋、下酸乙醋中的至少一种。运是因为簇酸醋中乙酸乙醋、乙酸甲醋、甲 酸乙醋等含有甲基的簇酸醋往往与石墨的兼容性较差，虽能一定程度改善界面，但电池的 循环性能、高溫性能往往受到负面影响，即便采用特殊成膜添加剂对其性能的改善也难W 满足电池的长寿命循环性能，更无法满足电池快充性能的要求。
[0013] 优选的，所述芳控包括苯、甲苯、二甲苯中的至少一种;所述面代芳控中的面素取 代是单取代或非对称多取代。
[0014] 更优选的，所述面代芳控包括单氣苯、1，3,5-=氣苯、二氣苯、=氣甲苯、2-氣甲 苯、2,4-二氯=氣甲苯中的至少一种。本发明所选用的芳控及其面代芳控，由于引入大的共 辆体系更加利于电子的传输，从而提高电池的动力学性能。面代芳控中更为优选的是W单 取代、非对称多取代的面代芳控效果最佳。运是因为，单取代或非对称多取代的面代芳控产 生一定极化，与电解液相容性增强，而分子内对称取代的面代芳控往往烙点较高，不利于提 供较好的电化学环境。
[0015] 申请人还通过对上述电解液的系统研究发现，在使用本发明添加剂体系前提下， 非水性有机溶剂中选择簇酸醋、面代芳控中的氣苯化合物替代现有技术中常规的碳酸醋溶 剂，对电池极片的改善具有较好的作用。一方面，簇酸醋和氣苯化合物具有较宽的液程、不 参与负极SEI膜的形成，另一方面簇酸醋和氣苯化合物本身的介电常数相对一般的碳酸醋 溶剂更高且黏度更低，对电池的动力学性能更优异。
[0016] 优选的，所述氣代碳酸醋包括氣代碳酸乙締醋、=氣甲基碳酸乙締醋、4-=氣代甲 基碳酸乙締醋、氯代碳酸乙締醋、双氣碳酸丙締醋、=氣代乙酸乙醋、=氣乙基甲基碳酸醋、 二(2,2,2-S氣乙基)碳酸醋、S氣丙酸甲醋、3,3,3-S氣代乙酸乙醋、2-(S氣甲基)苯甲酸 甲醋、4,4,4-S氣下酸乙醋、1，1,1,3,3,3-六氣异丙基丙締酸醋中的至少一种；
[0017] 优选的，所述氣代酸包括氣甲基-1，1，1，3，3，3-六氣异丙基酸、1，1，2，2-四氣乙基 乙基酸、2,6-二氣苯甲酸、1，1，1，3,3,3-六氣异丙基甲基酸、四氣甲基下基酸、1，1，3,3,3-五氣-2-=氣甲基丙基甲基酸、1，1，2，2-四氣乙基-2，2，2-=氣乙基酸、1，2，2-四氣乙基-2， 2,3,3-四氣丙基酸、1，1，2,2-四氣乙基-4-甲基苯基酸中的至少一种。
[0018] 更优选的，本发明使用的氣代酸化合物W链状非芳控取代、W及末端为多取代的 氣代酸尤佳，原因是由于芳控的引入往往会增高烙点，而末端多取代可W提高与电池负极 的兼容性，从而防止电池性能恶化。
[0019] 优选的，所述憐腊及其衍生物包括:六氯环=憐腊、六氣环=憐腊、苯氧基环憐腊、 甲氧基(五氣)环=憐腊、乙氧基(五氣)环=憐腊、2,2,4,4-四乙氧基-6,6-二径乙氧基环= 憐腊、六（甲基丙締酸径乙醋）环=憐腊、六甲氧基环=憐腊、六丙氧基环=憐腊、=甲基娃 氧环憐腊、2,4-二乙氧基-2,4,6-四氣-l，3,5,215,415,615-环S憐腊、2,2,4,4,5-五氣-6-苯氧基-l，3,5,215,415,615-环S憐腊中的至少一种。
[0020] 优选的，所述裡盐添加剂包括:六氣憐酸裡、双草酸棚酸裡、二氣草酸棚酸裡、双氣 横酷亚胺裡、四氣棚酸裡、双=氣甲烧横酷亚胺裡中的至少一种;所述裡盐添加剂占裡离子 电池电解液总质量的10-14%。更为优选的是二氣草酸棚酸裡、双氣横酷亚胺裡、双=氣甲 烧横酷亚胺裡，其成膜电位较高，成膜内阻较小，有利于电池性能的改善。
[0021] 本发明上述采用的有机溶剂和添加剂需联合使用才能产生协同效应，任何一方的 缺失都容易造成电池极片外观易受到破坏或无法同时满足电池对低溫充放电、快速充放电 和高压实密度体系下的综合电性能的要求。
[0022] 本发明的有益效果是：
[0023] 与现有技术相比，本发明的一种改善裡电池极片界面的裡离子电池电解液具有W 下优点：
[0024] (1)本发明的电解液选择的非水性有机溶剂或添加剂中均包含有一类具有较高蒸 汽压(溫度25°C、蒸汽压〉2Kpa，溫度45°C、蒸汽压〉8Kpa，80°C时、蒸汽压〉25Kpa)的化合物）， 该类化合物添加至电解液中均不会明显参与到负极SEI膜的形成，从而降低因该类添加剂 或有机溶剂的加入形成SEI膜而增加裡离子在SEI膜中的阻抗，进而提供良好的动力学环境 和平衡电池各方面性能；
[0025] (2)本发明使用的非水性有机溶剂包括簇酸醋、面代碳酸醋、芳香控及其面代芳控 中的至少一种，其具有较好的浸润性、较低的黏度和较宽的液程，能保证电池在低的溫度下 正常工作;本发明使用的添加剂包括裡盐添加剂、氣代碳酸醋、氣代酸、憐腊及其衍生物中 的至少一种，其在常溫下阻抗较低，在低溫环境下阻抗变化较小.
[0026] 通过本发明的有机溶剂和添加剂的联合使用所产生的协同作用，使得电解液在低 溫、快速充放电环境下的负极界面良好，避免及减少发生充电析裡的现象，从而能够同时满 足低溫充放电、快速充放电、负极极片高压实密度(负极极片压实密度达到1.55g/cm 3W上） 的电池体系的需求，并且降低电池析裡而产生的安全隐患。本发明采用的有机溶剂和添加 剂需要同时使用，任何一方的缺失都容易造成电池极片外观易受到破坏或无法同时满足电 池对低溫充放电、快速充放电、高压实密度体系下的综合电性能的需求。
【附图说明】
[0027] 图1是常规溶剂、添加剂W及本发明的溶剂、添加剂的蒸汽压曲线图。
[002引图2是对比例1至3和实施例1至12的电池在0°C、0.2C/0.2C循环5周满电负极界面 的拍摄图。
[0029] 图3是对比例2、3和实施例3、6的电池在0°C、0.2C/0.2C循环5周库伦效率图。
[0030] 图4是对比例3及实施例1和10的裡离子电池电解液的快速充电循环性能曲线图。
【具体实施方式】
[0031 ]结合W下实施例及附图对本发明作进一步说明。
[0032] 对比例1:
[0033] 在充满氣气的手套箱(