一种电池电解液及其制备方法与流程

本发明涉及一种电池电解液及其制备方法，属于功能性化合物。

背景技术：

1、在硅负极材料的应用中，其体积膨胀和收缩的问题一直是影响电池性能的主要挑战之一。为了克服这一问题，研究者一直在寻找能够形成稳定固态电解质界面(sei)膜的电解液体系，以提高硅负极的库伦效率和循环稳定性。

2、高浓电解液因其特殊的溶剂结构，能够形成以阴离子主导的更为柔韧稳定的无机sei组分，从而有助于在硅负极表面形成稳定的sei层。然而，高浓电解液的问题在于成本较高且具有较大的粘度，这对电池的实际应用造成了一定的困扰。简单的解决方式，是以添加稀释剂来构建局部高浓电解液。

3、然而，目前主要使用的醚类稀释剂在一定程度上存在安全性隐患，因其可燃性可能对电池系统的安全性产生不利影响。为了解决这一问题，行业又进一步提出了添加阻燃剂的解决方案。尽管阻燃剂的引入在一定程度上改善了电解液的安全性，但又引入了新的技术问题，例如阻燃剂的高粘度使得电解液的离子电导降低，另外阻燃剂与电极材料的兼容性差，不利于形成低阻抗的sei膜，这会导致电化学性能的恶化，进而影响高倍率充放电性能。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种电池电解液，克服了传统电解液无法同时兼顾高安全性和高倍率性能的问题，既能在硅负极表面形成稳定的sei膜，又具有高安全性，且不会明显损害电池的电化学性能，在硅负极体系中实现高安全性和优越的电化学性能。

2、本发明的第二个目的在于提供一种上述电池电解液的制备方法。

3、实现本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种电池电解液，电池电解液包括有效成分：

4、锂盐、溶剂和稀释剂；

5、溶剂包括乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和丙酸乙酯中的至少一种；

6、稀释剂包括氟苯、3-氟甲苯、1,2-二氟苯、乙氧基(五氟)环三磷腈、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯、磷酸三甲酯、乙腈和氟乙腈中的至少一种。

7、进一步地，锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。

8、进一步地，双氟磺酰亚胺锂占锂盐的质量百分比为15-30％，二氟草酸硼酸锂占锂盐的质量百分比为0.5-1.5％。

9、进一步地，锂盐的在电池电解液中的浓度为1-3mol/l。

10、进一步地，锂盐、溶剂和稀释剂的重量份分别为：15-30份锂盐、25-45份溶剂和7-55份稀释剂。

11、进一步地，溶剂和稀释剂的体积之比为7:4。

12、进一步地，溶剂为乙二醇二甲醚和氟代碳酸乙烯酯，质量之比为3:1。

13、进一步地，稀释剂包括氟苯、3-氟甲苯、1,2-二氟苯和氟乙腈中的至少一种、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和乙氧基(五氟)环三磷腈。

14、进一步地，稀释剂中成分的重量份以电池电解液的总重量份计，包括2-10份氟苯、3-氟甲苯、1,2-二氟苯和氟乙腈中的至少一种、3-25份1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和2-20份乙氧基(五氟)环三磷腈。

15、实现本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到：一种电池电解液的制备方法，将锂盐溶于溶剂使得锂盐的浓度为2-4mol/l，再加入稀释剂，得到电池电解液；

16、溶剂包括乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和丙酸乙酯中的至少一种；

17、稀释剂包括氟苯、3-氟甲苯、1,2-二氟苯、乙氧基(五氟)环三磷腈、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯、磷酸三甲酯、乙腈和氟乙腈中的至少一种。

18、本发明的配方设计原理如下：

19、本发明配方中的稀释剂组合及配比，形成局部高浓电解液，具有阴离子参与的特殊溶剂化结构，并形成富含lif等无机组分的柔韧稳定的低阻抗固态电解质sei/cei膜，实现了阻燃性和高倍率性能的协同优化，克服了传统电解液无法同时兼顾高安全性和高倍率性能的问题，为硅负极锂离子电池的应用提供了一种安全、高效的电解液选择，解决了传统阻燃电解液倍率性能差、循环寿命短的技术难点。

20、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

21、1、本发明的电池电解液既能在硅负极表面形成稳定的sei膜，又具有高安全性，且不会明显损害电池的电化学性能，在硅负极体系中实现高安全性和优越的电化学性能；

22、2、本发明的电池电解液的局部高浓的溶剂化结构能够在硅负极形成富含lif等无机组分的薄而致密均匀的sei层，在硅负极反复收缩膨胀的过程中更好地进行保护，有助于提高倍率性能和循环稳定性；

23、3、使用了电池电解液的电芯，在高倍率放电条件下，表现出比常规商业电解液或常规高浓电解液更出色的倍率性能，能够在3c放电倍率下保持超过80％的容量；在1c倍率充放电条件下表现出比常规商业电解液更优的循环稳定性。

技术特征：

1.一种电池电解液，其特征在于，所述电池电解液包括有效成分：

2.如权利要求1所述的电池电解液，其特征在于，所述锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、双乙二酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。

3.如权利要求2所述的电池电解液，其特征在于，所述双氟磺酰亚胺锂占锂盐的质量百分比为15-30％，二氟草酸硼酸锂占锂盐的质量百分比为0.5-1.5％。

4.如权利要求1所述的电池电解液，其特征在于，所述锂盐在电池电解液中的浓度为1-3mol/l。

5.如权利要求1所述的电池电解液，其特征在于，所述锂盐、溶剂和稀释剂的重量份分别为：15-30份锂盐、25-45份溶剂和7-55份稀释剂。

6.如权利要求5所述的电池电解液，其特征在于，所述溶剂和稀释剂的体积之比为7:4。

7.如权利要求1所述的电池电解液，其特征在于，所述溶剂为乙二醇二甲醚和氟代碳酸乙烯酯，质量之比为3:1。

8.如权利要求1所述的电池电解液，其特征在于，所述稀释剂包括氟苯、3-氟甲苯、1,2-二氟苯和氟乙腈中的至少一种、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和乙氧基(五氟)环三磷腈。

9.如权利要求8所述的电池电解液，其特征在于，所述稀释剂中成分的重量份以电池电解液的总重量份计，包括2-10份氟苯、3-氟甲苯、1,2-二氟苯和氟乙腈中的至少一种、3-25份1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和2-20份乙氧基(五氟)环三磷腈。

10.一种电池电解液的制备方法，其特征在于，将锂盐溶于溶剂使得锂盐的浓度为2-4mol/l，再加入稀释剂，得到电池电解液；

技术总结
本发明公开了一种电池电解液及其制备方法，电池电解液包括：锂盐、溶剂和稀释剂；溶剂包括乙二醇二甲醚、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙酯和丙酸乙酯中的至少一种；稀释剂包括氟苯、3‑氟甲苯、1,2‑二氟苯、乙氧基(五氟)环三磷腈、1,1,2,2‑四氟乙基‑2,2,3,3‑四氟丙基醚、磷酸三(2,2,2‑三氟乙基)酯、磷酸三甲酯、乙腈和氟乙腈中的至少一种；电池电解液，克服了传统电解液无法同时兼顾高安全性和高倍率性能的问题，既能在硅负极表面形成稳定的SEI膜，又具有高安全性，且不会明显损害电池的电化学性能，在硅负极体系中实现高安全性和优越的电化学性能。

技术研发人员：赵佳俊,梅骜
受保护的技术使用者：广州凌顶能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10