电解液及半固态电池的制作方法

本发明属于电池领域，具体涉及一种电解液及半固态电池。

背景技术：

1、随着新能源汽车在全球的高速发展，人们对新能源汽车续航里程的要求也日趋提高，这就对锂离子电池的能量密度和安全性能提出了更高的要求，这就推动了高比能锂电池相关技术的开发，为了提升安全性能，人们开发了半固态电池，半固态电池是一种介于液态电池和全固态电池之间的新型电池技术，半固态电池采用的固液混合技术，即在液态电池的基础上引入部分固态电解质，这样可大大提升电池安全性能，但正极仍采用的是高镍三元，负极采用的是石墨加硅，以同时实现高能量密度和高安全性能。

2、众所周知，传统的商业化动力电池的正极采用的是三元ncm材料(n i含量最高为60％),负极采用的是纯石墨材料(理论比容量仅为372mah/g)，电池能量密度约为250wh/kg，提高能量密度的方式之一是，采用更高容量的三元ncm正极(通过提升n i含量)和负极(加入硅材料,硅理论比容量为4200mah/g)，但随之带来的是电芯性能的下降，这是由于n i含量的提升以及硅的加入，会加剧电池内部正极、负极、电解液之间的副反应的发生，三元正极n i含量越高、负极硅含量越高，电芯性能下降越明显，这就需要开发适配高镍高硅半固态电池体系的高性能电解液材料，以提升电芯性能和安全性能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中的缺点，提供一种电解液及半固态电池。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种电解液，包括锂盐、溶剂以及添加剂；所述的添加剂包括常规添加剂以及新型添加剂；所述的新型添加剂包括新型锂盐添加剂以及新型溶剂添加剂；所述的新型溶剂添加剂包括磷酸酯类添加剂、含硼类添加剂、硫酸酯类添加剂的一种或者组合。

4、所述的新型锂盐添加剂包括双草酸硼酸锂li bob、双三氟甲基磺酰亚胺锂li tfsi、双氟草酸硼酸锂liodfb、二氟二草酸磷酸锂l i dodfp的一种或者组合；

5、优选的，所述的新型锂盐添加剂在电解液中的质量占比为(0.5-3)％；优选为1％。

6、所述的磷酸酯类添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯tmsp；所述的含硼类添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯tmsb；所述的硫酸酯类添加剂为硫酸亚乙烯酯dtd。

7、所述的新型溶剂添加剂为硫酸酯类添加剂、磷酸酯类添加剂、含硼类添加剂的组合；

8、优选的，硫酸酯类添加剂、磷酸酯类添加剂、含硼类添加剂的质量比例为(0.2-3)：(0.1-3)：(0.5-3)；优选为2:1:1；

9、优选的，所述的新型溶剂添加剂在电解液中的质量占比为(1-2.5)％；优选为2.5％。

10、所述的常规添加剂包括常规锂盐添加剂以及常规溶剂添加剂；

11、优选的，所述的常规锂盐添加剂为双氟磺酰亚胺锂li fs i；

12、优选的，所述的双氟磺酰亚胺锂li fs i在电解液中的质量占比为(0.2-5)％；优选为1％；

13、所述的常规锂盐添加剂在电解液中的质量占比的0.5-5％；优选为1％；

14、所述的常规溶剂添加剂为氟代碳酸乙烯酯fec；

15、优选的，氟代碳酸乙烯酯fec在电解液中的质量占比质量比为(15-25)％；优选为20％；

16、所述的常规溶剂添加剂在电解液中的质量占比(1-30)％；优选为20％。

17、所述的锂盐为六氟磷酸锂l i pf6；所述的锂盐的添加剂量在电解液中的质量占比的(5-25)％；优选为13％。

18、所述的溶剂为环状碳酸酯和线性碳酸酯中一种或者组合；

19、优选的，所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯ec、碳酸丙烯酯pc的任意一种或者几种的组合；

20、所述的线性碳酸酯为碳酸二甲酯dmc、碳酸二乙酯dec、碳酸甲乙酯emc的任意一种或者几种的组合；

21、优选的，所述的溶剂为碳酸丙烯酯pc与碳酸二乙酯dec的混合；优选的，碳酸丙烯酯pc与碳酸二乙酯dec的体积比为3:7。

22、本发明还包括一种半固态电池，包括所述的电解液、正极片、负极片以及隔膜。

23、所述的正极片的活性物质为ncm三元材料，ncm三元材料中n i含量＞90％；所述的负极片的活性物质为石墨硅材料；石墨硅材料中硅含量＞50％。优选的，ncm正极中n i的含量为90.5％，负极石墨硅中硅的含量为60％。

24、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

25、本申请的技术方案通过优化电解液配方，来提升高镍高硅半固态电池的性能，具体为引入一种或多种新型添加剂，通过其协同作用，增强正负极形成高质量的界面膜，进而提升电池的常温循环性能和高温存储性能，本发明方案适用于超高镍高硅(正极ncm中的ni含量＞90％，负极石墨+硅中，硅占比＞50％)半固态电池体系。

技术特征：

1.一种电解液，其特征在于，包括锂盐、溶剂以及添加剂；所述的添加剂包括常规添加剂以及新型添加剂；所述的新型添加剂包括新型锂盐添加剂以及新型溶剂添加剂；所述的新型溶剂添加剂包括磷酸酯类添加剂、含硼类添加剂、硫酸酯类添加剂的一种或者组合。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的新型锂盐添加剂包括双草酸硼酸锂libob、双三氟甲基磺酰亚胺锂litfsi、双氟草酸硼酸锂liodfb、二氟二草酸磷酸锂lidodfp的一种或者组合；

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的磷酸酯类添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯tmsp；所述的含硼类添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯tmsb；所述的硫酸酯类添加剂为硫酸亚乙烯酯dtd。

4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，所述的新型溶剂添加剂为硫酸酯类添加剂、磷酸酯类添加剂、含硼类添加剂的组合；

5.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的常规添加剂包括常规锂盐添加剂以及常规溶剂添加剂；

6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述的常规溶剂添加剂为氟代碳酸乙烯酯fec；

7.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的锂盐为六氟磷酸锂lipf6；所述的锂盐的添加剂量在电解液中的质量占比的(5-25)％；优选为13％。

8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述的溶剂为环状碳酸酯和线性碳酸酯中一种或者组合；

9.一种半固态电池，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的电解液、正极片、负极片以及隔膜。

10.根据权利要求9所述的半固态电池，其特征在于，所述的正极片的活性物质为ncm三元材料，ncm三元材料中ni含量＞90％；所述的负极片的活性物质为石墨硅材料，石墨硅材料中硅含量＞50％。

技术总结
本发明属于电池领域，具体涉及一种电解液及半固态电池。电解液包括锂盐、溶剂以及添加剂；所述的添加剂包括常规添加剂以及新型添加剂；所述的新型添加剂包括新型锂盐添加剂以及新型溶剂添加剂；所述的新型溶剂添加剂包括磷酸酯类添加剂、含硼类添加剂、硫酸酯类添加剂的一种或者组合。本申请的技术方案通过优化电解液配方，来提升高镍高硅半固态电池的性能，通过其协同作用，增强正负极形成高质量的界面膜，进而提升电池的常温循环性能和高温存储性能。

技术研发人员：许宗伟,朱莎,马洪运
受保护的技术使用者：天津力神新能源科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/28