本发明涉及电池领域,更具体地,涉及一种锂离子电池快充电解液、制备方法及锂离子电池。
背景技术:
1、近年来,锂离子电池推动了电动车的迅猛发展,使得其续航里程已基本满足人们出行需求,但仍面临着充电时间久的问题。然而由于锂离子在商用电解液中迁移的动力学性能较差,并且对应的界面阻抗较大,因而无法实现较好的倍率性能,距离实现“极快充电”还有较大的差距。
2、通过向成熟的商用电解液中添加少量添加剂,实现对界面的调控,降低界面阻抗,进而提升电池的倍率性能被认为是可以大规模应用且行之有效的一种方法。目前,暂时还未有较为理想的实用型电解液可以实现锂离子电池在较高倍率下的稳定循环。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明提供了一种锂离子电池快充电解液,包括:有机溶剂、锂盐和添加剂;其中,所述有机溶剂为氟代羧酸酯。
2、进一步地,所述氟代羧酸酯的通式为所述r1和r2为碳原子数1-3的烷基链,且至少一个所述烷基链上含有氟原子。
3、进一步地,所述氟代羧酸酯的具体结构式为包括
4、
5、中的至少一种。
6、进一步地,所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、二氟磷酸锂、氟磺酰基二氟乙酸甲酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、己二腈、丁二腈中的至少两种。
7、进一步地,所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和二草酸硼酸锂中的至少一种。
8、进一步地,所述锂盐占所述锂离子电池快充电解液的质量分数为10%-30%,所述添加剂占所述锂离子电池快充电解液的质量分数为5%-10%。
9、进一步地,当所述氟代羧酸酯的r1和r2的烷基链中,氟原子取代程度不超过一半数量时对锂盐溶解度较好可做为主溶剂,超过一半以上时对锂盐溶解度较差需要做为共溶剂与取代度低的氟代羧酸酯复配使用。
10、还提供一种锂离子电池快充电解液的制备方法,将所述有机溶剂、锂盐及添加剂混合。
11、还提供一种锂离子电池,包括上述的锂离子电池快充电解液。
12、进一步地,还包括正极及负极,所述正极中的活性材料为ncm三元材料;优选地,所述ncm三元材料为linixmnycozo2,其中x+y+z=1,且0<x,y,z<1。
13、进一步地,所述负极中的活性材料为石墨。
14、进一步地,所述正极和负极活性材料的面容量为0.5-3.5mah cm-2。
15、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
16、(1)本发明的所述氟代羧酸酯类化合物用作锂离子电池快充电解液的溶剂,能够有效改善电解液的耐电压性能和锂离子的动力学迁移过程。
17、(2)本发明将用于高压锂离子电池的快充电解液中的锂盐、氟代羧酸酯和添加剂进行特定组合并且进一步优化浓度和配比,使添加本发明的高电压电解液能够与正负极具有优异的兼容性同时兼具与石墨负极良好的相容性和倍率性能。
18、(3)本发明用于锂离子电池的高电压电解液属于一种兼具高离子电导率、宽电化学窗口、成膜性能好和倍率性能优异的电解液体系,在高压锂离子快充电池中的应用前景广阔。
19、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。
1.一种锂离子电池快充电解液,其特征在于,包括:有机溶剂、锂盐和添加剂;其中,所述有机溶剂为氟代羧酸酯。
2.根据权利要求1所述的电解液,其特征在于,所述氟代羧酸酯的通式为
3.根据权利要求1所述的锂离子电池快充电解液,其特征在于,所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、二氟磷酸锂、氟磺酰基二氟乙酸甲酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、己二腈、丁二腈中的至少两种。
4.根据权利要求1所述的锂离子电池快充电解液,其特征在于,所述锂盐为六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和二草酸硼酸锂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的锂离子电池快充电解液,其特征在于,所述锂盐占所述锂离子电池快充电解液的质量分数为10%-30%;
6.根据权利要求2所述的锂离子电池快充电解液,其特征在于,当所述烷基链中的氟原子取代度超过一半以上时,所述溶剂与取代度不超过三个氟原子的氟代羧酸酯复配。
7.一种权利要求1-6任一项所述的锂离子电池快充电解液的制备方法,其特征在于,将所述有机溶剂、锂盐及添加剂混合。
8.一种锂离子电池,其特征在于,包括权利要求1-6中任一项所述的锂离子电池快充电解液。
9.根据权利要求8所述的锂离子电池,其特征在于,还包括正极及负极,所述正极中的活性材料为ncm三元材料;优选地,所述ncm三元材料为linixmnycozo2,其中x+y+z=1,且0<x,y,z<1;
10.根据权利要求8所述的锂离子电池,其特征在于,所述正极和负极活性材料的面容量为0.5-3.5mah cm-2。