一种磷酸锰铁锂电池电解液及其电池的制作方法

本发明涉及锂离子电池，特别涉及一种磷酸锰铁锂电池电解液及其电池。

背景技术：

1、ncm、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂三款材料相比较，磷酸锰铁锂材料的橄榄石型结构晶格稳定性优于三元的层状结构，具有更优异的循环性能；磷酸锰铁锂材料中因mn和fe的协同效应，fe和mn可以任意比互溶形成固溶体，结合磷酸铁锂的稳定电化学性能和磷酸锰锂的高电压优势，使磷酸锰铁锂比磷酸铁锂具有更高能量密度与高安全性，同时电压平台电压可达到4.1v。

2、磷酸锰铁锂在应用方面，相比磷酸铁锂材料具有更低电子电导率和锂离子扩散速率，影响倍率性能，且因锰离子在材料中的比例不同，材料的电化学性能也不同。例如锰离子比例过低，影响能量密度和电压平台提升，无法达到理想材料性能，但比例过高，又容易促成姜泰勒效应，导致材料晶格畸变，锰溶出，进而影响循环稳定性。因此，开发出一种能够改善电池循环和倍率性能的磷酸锰铁锂电池电解液显得很有必要。

技术实现思路

1、针对以上现有技术的不足，本发明提供了一种磷酸锰铁锂电池电解液，使用该电解液制备的磷酸锰铁锂电池具有优异的循环性能和倍率性能。具体通过以下技术实现。

2、本发明提供一种磷酸锰铁锂电池电解液，包括添加剂a，所述添加剂a如结构式i所示：

3、

4、              

5、其中r1、r2、r3、r4分别独立选自c1～c4无取代或氟代的直链或支链烷基、氟原子、氢原子、烯烃基、炔烃基、硅烷基中的一种；r5、r6分别独立选自c1～c6无取代或氟代的直链或支链烷基、烯烃基、硅烷基、炔烃基中的一种。

6、本发明的磷酸锰铁锂电池电解液还包括非水有机溶剂和锂盐。

7、其中，所述添加剂a的质量为磷酸锰铁锂电池电解液总质量的0.2～5％。进一步优选地所述添加剂a的质量为磷酸锰铁锂电池电解液总质量的0.5～2％。

8、所述磷酸锰铁锂电池电解液，还包括其他添加剂也即添加剂b。

9、任选地，添加剂b为1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸亚乙烯酯、二氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

10、任选地，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯中的至少两种。

11、任选地，所述锂盐为六氟磷酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、甲基磺酸锂中的至少一种。

12、其中，所述锂盐的质量为磷酸锰铁锂电池电解液总质量的10～15％。优选地，所述锂盐的质量为磷酸锰铁锂电池电解液总质量的13.5％。

13、本发明还提供了一种磷酸锰铁锂电池，包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液，所述电解液为上述所述的磷酸锰铁锂电池电解液。

14、所述正极材料可以为limnafe(1-a)po4，其中0＜a＜1。优选地，a＝0.6。

15、所述负极材料可以为天然石墨、人造石墨、硅氧或硅碳中的至少一种。优选地，负极材料为人造石墨。

16、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：

17、添加剂a相较于非水碳酸酯溶剂具有更低的lumo(最低未占分子轨道)和更高的homo(最高占据分子轨道)，可在电极表面上优先分解，形成li3n和libo2，使得本发明的磷酸锰铁锂电池具有高导li+和高倍率性能；同时添加剂a和hf具有较强的结合能，可除去磷酸锰铁锂电池电解液中的hf，抑制锰离子溶出，能够提高磷酸锰铁锂电池的循环性能。

技术特征：

1.一种磷酸锰铁锂电池电解液，其特征在于，包括添加剂a，所述添加剂a如下结构式i所示：

2.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂电池电解液，其特征在于，所述添加剂a的质量为所述磷酸锰铁锂电池电解液总质量的0.2～5％。

3.根据权利要求2所述的磷酸锰铁锂电池电解液，其特征在于，所述添加剂a的质量为所述磷酸锰铁锂电池电解液总质量的0.5～2％。

4.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂电池电解液，其特征在于，还包括添加剂b，所述添加剂b为1,3-丙烯磺酸内酯、硫酸亚乙烯酯、二氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂电池电解液，其特征在于，还包括有机溶剂，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯中的至少两种。

6.根据权利要求1所述的磷酸锰铁锂电池电解液，其特征在于，还包括锂盐，所述锂盐为六氟磷酸锂、双(三氟甲烷磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、甲基磺酸锂中的至少一种。

7.根据权利要求6所述的磷酸锰铁锂电池电解液，其特征在于，所述锂盐的质量为所述磷酸锰铁锂电池电解液总质量的10～15％。

8.一种磷酸锰铁锂电池，其特征在于，包括权利要求1～7任意一项所述的磷酸锰铁锂电池电解液。

9.根据权利要求8所述的磷酸锰铁锂电池，其特征在于，还包括正极材料，所述正极材料为limnafe(1-a)po4，其中0＜a＜1。

10.根据权利要求8所述的磷酸锰铁锂电池，其特征在于，还包括负极材料，所述负极材料为天然石墨、人造石墨、硅氧或硅碳中的至少一种。

技术总结
本发明公开了一种磷酸锰铁锂电池电解液及其电池，属于锂离子电池技术领域，所述磷酸锰铁锂电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其中所述添加剂包括添加剂A。本发明提供的磷酸锰铁锂电池电解液，通过添加剂A的作用，能够在电极界面形成具有高导Li+的界面膜，同时还可以有效除去HF抑制锰离子溶出，使磷酸锰铁锂电池具有优异的倍率性能和循环性能。

技术研发人员：邹祥斌,吕家斌,董少海,赖富仙,刘树英,熊得军
受保护的技术使用者：孚能科技（赣州）股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12