本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種鋰離子電池的高溫電解液。

背景技術(shù)：

近年來高鎳材料被應(yīng)用到電動(dòng)汽車電池中，但是Ni含量的提升讓原本就不太安全的三元材料熱穩(wěn)定性變得更加不可控。將NCM與LMFP復(fù)合能有效提升電池安全性，但是LMFP本身存在電子電導(dǎo)率、離子擴(kuò)散低以及受Jahn-Taller影響的問題，材料本身循環(huán)性能較差，尤其是高溫情況下，Mn溶出加劇了材料衰減。高鎳三元本身也會(huì)因?yàn)镹i元素含量的增高容易發(fā)生陽離子混排，同時(shí)，高鎳三元在高溫情況下更容易與水和CO2反應(yīng)，造成電池產(chǎn)氣影響循環(huán)。而動(dòng)力電池組在實(shí)際使用中，即便是有BMS的管控，模組溫升也往往達(dá)到50℃以上，目前復(fù)合材料55℃循環(huán)壽命不超過500周，因此如何提升電池在高溫情況下的循環(huán)壽命成為非常重要的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決電池在高溫情況下的循環(huán)壽命問題，本發(fā)明提供了一種鋰離子電池的高溫電解液，包括有機(jī)溶劑及添加劑，其特征在于：還包括鋰鹽混合物，所述鋰鹽混合物為含鋰的摩爾濃度為1.0mol/L～1.4mol/L的六氟磷酸鋰與新型鋰鹽的混合物。

優(yōu)選地，所述新型鋰鹽包括雙草酸硼酸鋰(LiBOB)、四氟硼酸鋰(LiBF4)雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)、雙氟代磺酰亞胺鋰(LiFSI)中的至少一種。

優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑為含體積分?jǐn)?shù)0～40％環(huán)狀碳酸酯和含體積分?jǐn)?shù)60～100％鏈狀碳酸酯的混合試劑。

優(yōu)選地，所述環(huán)狀碳酸酯包括碳酸丙烯酯(PC)或碳酸乙烯酯(EC)。

優(yōu)選地，所述所述鏈狀碳酸酯包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)或碳酸甲基乙基酯(EMC)。

將上述溶劑中的兩種以上混合，組成沸點(diǎn)較高的混合溶劑，在高溫循環(huán)時(shí)表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性。

優(yōu)選地，所述添加劑為質(zhì)量濃度為0～3％的成膜添加劑。

優(yōu)選地，所述成膜添加劑為草酸二氟硼酸鋰(LiODFB)、碳酸亞乙烯酯(VC)或丙磺酸內(nèi)酯(PS)的兩種聯(lián)用。

優(yōu)選地，所述添加劑為質(zhì)量濃度為0～3％的成膜添加劑中添加有質(zhì)量濃度為0～2.0％的除水除酸添加劑。

優(yōu)選地，所述除水除酸添加劑為丁二腈(SN)或己二腈(ADN)，其在酸性環(huán)境下會(huì)水解成酰胺，表現(xiàn)出一定的除水分能力，又由于-CN鍵可以與金屬離子配位，削弱正極金屬離子對(duì)電解液的氧化作用，同時(shí)絡(luò)合HF酸，從而表現(xiàn)出一定除酸能力。

使用本發(fā)明還提供的高溫電解液制備的鋰離子電池，其制備過程為：

電解液制備：體積分?jǐn)?shù)0～40％環(huán)狀碳酸酯和體積分?jǐn)?shù)60～100％鏈狀碳酸酯的混合試劑按照固定體積比混合均勻后，加入含有1.0mol/L～1.4mol/L的六氟磷酸鋰與新型鋰鹽的混合物，再投入質(zhì)量濃度為0～3％的成膜添加劑和質(zhì)量濃度為0～2.0％的除水除酸添加劑，混合均勻后待用。

電池正極制備：以甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑，完全溶解得到1～3.5％的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液，加入1～3.5％的納米碳管高速分散，然后混入93～98％的復(fù)合正極活性物質(zhì)，充分合漿后使用涂布機(jī)均勻涂敷在厚度為12～18μm鋁箔上，烘干、輥壓、分切后，制成正極極片，漿料粘度：6000～8000mPa.S，正極涂敷面密度340～430g/m²(雙面)。

電池負(fù)極制備：以去離子水為溶劑，完全分散得到1～3％的羧甲基纖維素(CMC)后，混入1～2％的乙炔黑和92～97％的負(fù)極活性物質(zhì)人造石墨，最后再與1～3％的丁苯橡膠(SBR)混合制漿，然后涂敷在厚度為8～12μm銅箔上，烘烤、輥壓、分切后制成負(fù)極極片，漿料粘度：3000～5000mPa.S，負(fù)極涂敷面密度190～240g/m²(雙面)。

電池制備：根據(jù)所需正負(fù)極片尺寸，用隔膜將正負(fù)極隔離卷繞成電芯，然后兩只電芯并聯(lián)入殼后激光焊，注入本發(fā)明的高溫電解液。所述隔膜為涂層隔膜，在PE(或者PP/PE復(fù)合)基體兩面涂敷陶瓷(Al₂O₃或SiO₂)，后在陶瓷層表面涂敷PVDF膠或者水系A(chǔ)FL膠，組成總厚度為12～20μm。

所述的電池，可以是鋁殼、鋼殼或者是塑殼材料，電池容量10～60Ah。

以LiNi_0.6Co_0.2Mn_0.2O₂/LiMn_0.8Fe_0.2PO₄復(fù)合正極材料的鋰離子電池的制備為例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，其中保持正負(fù)極材料和鋰離子電池的制備過程相同，比較不同電解液對(duì)鋰離子電池在高溫下循環(huán)次數(shù)的影響。

對(duì)比例的電解液：溶劑EC、EMC、DMC，按照體積比1:1:1混合均勻后，加入1.2mol/L LiPF₆，再投入2％wt的VC添加劑。

本發(fā)明提供的電解液1：溶劑EC、EMC、DMC，按照體積比1:1:1混合均勻后，加入含有1.0mol/L的LiPF₆和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的VC，0.5％wt的LiODFB成膜添加劑和0.5％wt的AND除水除酸添加劑。

本發(fā)明提供的電解液2：溶劑EC、EMC、DMC，按照體積比3:3:4混合均勻后，加入含有1.0mol/L的LiPF₆和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的PS，0.5％wt的LiODFB成膜添加劑，混合均勻后待用。

本發(fā)明提供的電解液3：溶劑EC、EMC、DEC，按照體積比1:1:1混合均勻后，加入含有1.0mol/L的LiPF₆和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的VC，0.5％wt的LiODFB成膜添加劑，混合均勻后待用。

將上述不同的電解液按照相同的鋰電池的制備步驟分別制成其他參數(shù)相同僅電解液不同的不同型號(hào)鋰電池，分別對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。其中鋰離子電池采用卷繞式結(jié)構(gòu)，制作成38Ah的方形鋁殼電池。其中制作電池高溫循環(huán)電池在恒溫箱保溫5h，1C充電至4.2V后恒定電壓至電流達(dá)0.05C終止，靜止1h，恒流放電至3.0V。其他測(cè)試參數(shù)均參考GB/T 31484-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池循環(huán)壽命要求及試驗(yàn)方法》。

測(cè)試結(jié)果見下表及附圖1。

通過附圖1的測(cè)試曲線及上述表格中的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出：使用本發(fā)明提供的一種鋰離子電池的高溫電解液制備的鋰離子電池與現(xiàn)有技術(shù)電解液制備的鋰離子電池相比，其在55℃高溫循環(huán)性能從460周提升至800周。

本發(fā)明提供的一種鋰離子電池的高溫電解液，由環(huán)狀碳酸酯與鏈狀碳酸酯混組成沸點(diǎn)較高的混合試劑，在高溫循環(huán)時(shí)表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性；同時(shí)將傳統(tǒng)鋰鹽六氟磷酸鋰與新型鋰鹽混合使用；在成膜添加劑中加入除水除酸添加劑，其在酸性環(huán)境下會(huì)水解成酰胺，表現(xiàn)出一定的除水分能力，同時(shí)絡(luò)合HF酸，從而表現(xiàn)出一定除酸能力，降低了復(fù)合正極材料在高溫情況下與水和CO₂的反應(yīng)。使用本發(fā)明提供的高溫電解液制備的鋰離子電池通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)其高溫循環(huán)性能得到了有效的改善。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明的鋰電子電池在55℃高溫下的循環(huán)測(cè)試曲線。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

實(shí)施例一

電解液制備：溶劑EC、EMC、DMC，按照體積比1:1:1混合均勻后，加入含有1.0mol/L的LiPF₆和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的VC，0.5％wt的LiODFB成膜添加劑和0.5％wt的AND除水除酸添加劑，混合均勻后待用。

實(shí)施例二

電解液制備：溶劑EC、EMC、DMC，按照體積比3:3:4混合均勻后，加入含有1.0mol/L的LiPF₆和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的PS，0.5％wt的LiODFB成膜添加劑，混合均勻后待用。

實(shí)施例三

電解液制備：溶劑EC、EMC、DEC，按照體積比1:1:1混合均勻后，加入含有1.0mol/L的LiPF₆和0.2mol/L的LiFSI，再投入2％wt的VC，0.5％wt的LiODFB成膜添加劑，混合均勻后待用。

實(shí)施例四

電解液制備：溶劑PC、EMC、DEC，按照體積比0.1:2.9:7混合均勻后，加入含有1.0mol/L的LiPF₆和0.4mol/L的LiBOB，再投入1％wt的PS，2％wt的LiODFB成膜添加劑和2％wt的SN除水除酸添加劑，混合均勻后待用。

實(shí)施例五

電解液制備：溶劑PC、EMC、DEC，按照體積比2:3:3混合均勻后，加入含有0.8mol/L的LiPF₆、0.1mol/L的LiBF₄和0.1mol/L的LiTFSI，再投入0.1％wt的PS，0.1％wt的VC成膜添加劑和0.1％wt的SN除水除酸添加劑，混合均勻后待用。

按照如下步驟，將上述對(duì)比例電解液及實(shí)施例一～三電解液分別制成其他參數(shù)相同僅電解液不同的不同型號(hào)鋰電池，分別對(duì)其性能進(jìn)行測(cè)試。

電池正極制備：以甲基吡咯烷酮(NMP)為溶劑，完全溶解得到3％的聚偏氟乙烯(PVDF)溶液，加入3％的納米碳管高速分散，然后混入94％的復(fù)合正極活性物質(zhì)，充分合漿后使用涂布機(jī)均勻涂敷在厚度為15μm鋁箔上，烘干、輥壓、分切后，制成正極極片，漿料粘度：7000mPa.S，正極涂敷面密度380g/m²(雙面)。

電池負(fù)極制備：以去離子水為溶劑，完全分散得到2％的羧甲基纖維素(CMC)后，混入2％的乙炔黑和94％的負(fù)極活性物質(zhì)人造石墨，最后再與2％的丁苯橡膠(SBR)混合制漿，然后涂敷在厚度為10μm銅箔上，烘烤、輥壓、分切后制成負(fù)極極片，漿料粘度：4000mPa.S，負(fù)極涂敷面密度196g/m²(雙面)。

電池制備：根據(jù)所需正負(fù)極片尺寸，用隔膜將正負(fù)極隔離卷繞成電芯，然后兩只電芯并聯(lián)入殼后激光焊，注入上述電解液。所述隔膜為涂層隔膜，在PE基體兩面涂敷Al₂O₃陶瓷，后在陶瓷層表面涂敷PVDF膠，組成總厚度為16μm。

測(cè)試結(jié)果見附圖1，可以看出使用本發(fā)明提供的一種鋰離子電池的高溫電解液制備的鋰離子電池與現(xiàn)有技術(shù)電解液制備的鋰離子電池相比，其在55℃高溫循環(huán)性能從460周提升至800周。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。