一种电解液及包含其的锂离子电池的制作方法

本发明属于锂离子电池，涉及一种电解液及包含其的锂离子电池，尤其涉及一种适用于高镍高能量密度锂离子电池的电解液及锂离子电池。

背景技术：

1、虽然锂离子电池在新能源方面有着巨大的优势，但是锂离子电池在高温环境下，会因为界面结构破损等问题，造成锂离子电池容量损失。而高温循环与高温存储时产生的气体，也大大增加了安全隐患。因此，优化锂离子电池的高温性能不仅可以降低安全隐患，也可以延长锂电池工作寿命，降低锂电池成本，这仍是本领域的研究重点。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电解液及包含其的锂离子电池，特别是提供一种适用于高镍高能量密度锂离子电池的电解液及锂离子电池。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、电解质和添加剂，所述添加剂包括添加剂a和添加剂b，所述添加剂a具有式一所示结构，所述添加剂b具有式二所示结构：

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6、在本发明中，添加剂a和添加剂b协同作用，使得电池具有较好的容量保持率，实现电芯高能量密度的目标。

7、优选地，以电解液的总质量为100％计，所述添加剂a的含量为0.3％～2.0％，例如0.3％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％或2.0％等。

8、优选地，以电解液的总质量为100％计，所述添加剂b的含量为0.3％～2.0％，例如0.3％、0.5％、0.8％、1.0％、1.2％、1.5％或2.0％等。

9、优选地，所述电解液还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括锂盐类添加剂和/或成膜添加剂。

10、优选地，所述锂盐类添加剂包括libob(双草酸硼酸盐)、lifsi(二氟磺酸亚胺锂)、liodfb(二氟草酸硼酸锂)、libf4(四氟硼硼酸锂)、lipo2f2(二氟磷酸锂)或lidfop(二氟双草酸磷酸酸锂)中任意一种或至少两种的组合。

11、优选地，以电解液的总质量为100％计，所述锂盐类添加剂质量百分含量为0.2～3.6％，例如0.2％、0.8％、1％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、2.8％、3％、3.5％或3.6％。

12、优选地，所述成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯(vc)、1,3-丙烷磺酸内脂(ps)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、硫酸乙烯亚乙酯(es)、硫酸乙烯酯(dtd)、甲烷二磺酸亚甲酯(mmds)、碳酸乙烯亚乙烯酯(vec)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(tmsp)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)中的任意一种或至少两种的组合。

13、优选地，以所述电解液的质量为100％计，所述其他类型添加剂的质量百分比为0.5％-11％，例如0.5％、1.2％、3.8％、5.9％、8.2％、9.0％、9.5％或11.0％。

14、优选地，所述电解液还包括稳定剂。

15、优选地，所述稳定剂选自六甲基二硅胺烷、乙醇胺或亚磷酸三苯酯中的任意一种或至少两种的组合。

16、优选地，以电解液的总质量为100％计，所述稳定剂的质量百分含量为0.2～2.6％，例如0.2％、0.5％、1.0％、1.1％、1.6％、2.2％、2.5％或2.6％。

17、优选地，所述电解质为锂盐，所述锂盐优选lipf6。

18、优选地，以电解液的总质量为100％计，所述电解质的质量百分含量为2～22％，例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、14％、16％、18％、20％或22％。

19、优选地，非水有机溶剂包括碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂。

20、优选地，所述碳酸酯类有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯。

21、优选地，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯的任意一种或至少两种的组合。

22、优选地，所述链状碳酸酯包括碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲丙酯的任意一种或至少两种的组合。

23、优选地，所述羧酸酯类有机溶剂包括丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸乙酯、正丁酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯或γ-丁内酯中的至少一种。

24、优选地，以电解液的总质量为100％计，所述非水性有机溶剂的质量百分比的75％～94％，例如76％、81％、82％、86％、90％、91％或94％。

25、第二方面，本发明提供一种锂离子电池，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述电解液包括如第一方面所述的电解液。

26、优选地，所述正极极片包括正极活性物质，所述正极活性物质为linixcoymnzl(1-x-y-z)o2、linix'l'y'mn(2-x'-y')o4中的至少一种；其中l为al、sr、mg、ti、ca、zr、zn、si、fe中的至少一种；0.5≤x≤1，0≤y＜1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0＜x'≤1，0.01≤y'≤0.2，l'为co、al、sr、mg、ti、ca、zr、zn、si或fe中的至少一种。

27、优选地，所述负极极片包括负极活性物质，所述负极活性物质选自天然石墨、人造石墨、软碳、硬碳、中间相碳微球、石墨烯、石墨炔、金属锂、纳米碳、碳纳米管、单质硅、硅氧化合物、硅/氧化铜复合物、ag复合物、硅合金、单质锡、锡氧化合物、锡碳复合物、锡合金或钛酸锂中的一种或至少两种的组合。

28、优选地，所述隔膜的材料包括聚乙烯或聚丙烯或复合陶瓷膜中的一种。

29、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

30、组合添加剂a与b协同作用，共同参与成膜，且先于碳酸乙烯酯成膜，形成更加致密，高温状态下稳定的界面膜，添加剂b的硅咪唑基还可以抑制高温存储或高温循环状态下的锂离子电池产气现象，添加剂a能够作为一种保护型添加剂参与正极cei的成膜过程，改善正极界面的组分，微观调控由于结构变化给界面膜带来的损伤，减缓对溶剂、锂盐的过量消耗，添加剂a与b协同作用从而使得电池具有较好的容量保持率，实现电芯高能量密度的目标。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，所述电解液包括非水有机溶剂、电解质和添加剂，所述添加剂包括添加剂a和添加剂b，所述添加剂a具有式一所示结构，所述添加剂b具有式二所示结构：

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，以电解液的总质量为100％计，所述添加剂a的含量为0.3％～2.0％；

3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括其他添加剂，所述其他添加剂包括锂盐类添加剂和/或其他类型添加剂；

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电解液，其特征在于，所述其他类型添加剂选自碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内脂、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亚甲酯、碳酸乙烯亚乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯或三(三甲基硅烷)硼酸酯中的任意一种或至少两种的组合；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解液还包括稳定剂；

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电解液，其特征在于，所述电解质为锂盐，所述锂盐优选lipf6；

7.根据权利要求1-6中任一项所述的电解液，其特征在于，非水有机溶剂包括碳酸酯类有机溶剂和/或羧酸酯类有机溶剂。

8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述碳酸酯类有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯；

9.一种锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和电解液，所述电解液包括如权利要求1-8中任一项所述的电解液。

10.根据权利要求9所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片包括正极活性物质，所述正极活性物质为linixcoymnzl(1-x-y-z)o2、linix'l'y'mn(2-x'-y')o4中的至少一种；其中l为al、sr、mg、ti、ca、zr、zn、si、fe中的至少一种；0.5≤x≤1，0≤y＜1，0≤z≤1，0＜x+y+z≤1，0＜x'≤1，0.01≤y'≤0.2，l'为co、al、sr、mg、ti、ca、zr、zn、si或fe中的至少一种；

技术总结
本发明提供一种电解液及包含其的锂离子电池，所述电解液包括非水有机溶剂、电解质和添加剂，所述添加剂包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A具有式一所示结构，所述添加剂B具有式二所示结构。在本发明中，添加剂A和添加剂B协同作用，使得电池具有较好的容量保持率，实现电芯高能量密度的目标。

技术研发人员：刘军,申海鹏,郭营军,李新丽,吕家瑞,吴圣明,白惠敏,周怡,王新明,王鹏博,罗婷婷
受保护的技术使用者：湖州昆仑亿恩科电池材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21