本發(fā)明涉及電化學(xué)儲(chǔ)能，特別是涉及一種鋰離子電池及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、在航天、大氣、鉆探等領(lǐng)域中，要求電池能夠適應(yīng)多種溫度條件，而目前能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)在常溫以及高溫條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定循環(huán)的長(zhǎng)壽命寬溫域的商業(yè)鋰離子電池鮮有報(bào)道。目前，商業(yè)鋰離子電池在常溫條件下的循環(huán)壽命獲得了顯著提高，達(dá)到了15000次循環(huán)（70%soh）。然而，在高溫條件下，鋰離子電池仍然存在容量快速衰減、過高溫度下容易引發(fā)熱失控等難題。

2、電解液對(duì)鋰離子電池的性能起著關(guān)鍵作用。高溫條件會(huì)使得電解液中溶劑的lumo能級(jí)降低，電解液的穩(wěn)定窗口變窄。與常溫條件相比，高溫條件下電解液更易發(fā)生分解。此外，根據(jù)阿累尼烏斯方程，溫度每升高10℃，反應(yīng)速率翻倍增加，導(dǎo)致電化學(xué)反應(yīng)體系副反應(yīng)加劇，產(chǎn)生的副產(chǎn)物對(duì)sei膜造成進(jìn)一步破壞。并且，高溫條件下，sei膜組分的亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)反復(fù)經(jīng)歷分解-生長(zhǎng)過程，使活性鋰大量被消耗，最終導(dǎo)致電池容量急劇衰減，而持續(xù)增厚的sei膜也會(huì)導(dǎo)致界面阻抗增加，進(jìn)一步惡化電池性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種鋰離子電池及其制備方法，以提高鋰離子電池在高溫條件下的循環(huán)性能。

2、本發(fā)明的第一方面為提供一種鋰離子電池的制備方法，方案如下：

3、一種鋰離子電池的制備方法，包括以下步驟：

4、在裸電芯中注入電解液，得到第一電芯，所述電解液包括鋰鹽、第一溶劑以及稀釋劑，所述鋰鹽在所述電解液中的濃度大于等于0.6mol/l；

5、對(duì)所述第一電芯進(jìn)行化成老化處理，得到第二電芯；

6、在所述第二電芯中注入稀釋液，所述稀釋液包括第二溶劑。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電解液和所述稀釋液的質(zhì)量比為（4.5~5.5）∶1。

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述稀釋劑與所述鋰鹽的摩爾比為（1~3）∶1。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述稀釋劑為氟取代烷基醚。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述稀釋劑選自雙(2,2,2-三氟乙基)醚（btfe）、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚（tte）以及三(三氟乙氧基)甲烷（tfeo）中的一種或者多種。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一溶劑和所述第二溶劑獨(dú)立地選自碳酸二甲酯（dmc）、碳酸乙烯酯（ec）、碳酸丙烯酯（pc）、碳酸甲乙酯（emc）以及磷酸三乙酯（tep）中的一種或者多種。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鋰鹽在所述電解液中的濃度為0.6mol/l~3mol/l。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鋰鹽采用氟取代烷基磺酰亞胺鋰。

14、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述鋰鹽選自雙氟磺酰亞胺鋰(lifsi)、三氟甲烷磺酰亞胺鋰（litfsi）以及雙（五氟乙基磺?；﹣啺被嚕╨ibeti）中的一種或者多種。

15、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述電解液還包括第一成膜添加劑，所述第一成膜添加劑與所述鋰鹽的摩爾比為（0.01~0.2）∶1。

16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一成膜添加劑選自碳酸亞乙烯酯（vc）以及氟代碳酸乙烯酯（fec）中的一種或者多種。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述稀釋液還包括第二成膜添加劑，所述第二成膜添加劑與所述第二溶劑的摩爾比為（0.01~0.04）∶1。

18、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二成膜添加劑選自碳酸亞乙烯酯（vc）以及氟代碳酸乙烯酯（fec）中的一種或者多種。

19、本發(fā)明的第二方面為提供一種鋰離子電池，其是通過上述任一實(shí)施例所述的制備方法制備得到。

20、與傳統(tǒng)方案相比，上述鋰離子電池及其制備方法具有以下有益效果：

21、上述鋰離子電池的制備方法在裸電芯中注入高鋰鹽濃度的電解液，在化成階段，高濃度鋰鹽使電解液中的陰離子鹽優(yōu)先大量被還原，生成富含無機(jī)物的sei膜，形成sei膜性質(zhì)更穩(wěn)定，提高了電池在高溫環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性。然而，鋰鹽濃度過高也會(huì)導(dǎo)致化成的極化大，不利于生成完整的sei膜，其次，在長(zhǎng)循環(huán)的中后期由于極化增加，也會(huì)導(dǎo)致電池性能下降。為此，上述制備方法通過在化成老化處理之前在電解液中添加稀釋劑，使得電解液在依然具備高濃度鋰鹽時(shí)的電化學(xué)特性的情況下，能夠形成完整的性質(zhì)穩(wěn)定的sei膜，提高電池在高溫環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高循環(huán)性能。并且，化成老化處理之后采用包括第二溶劑的稀釋液對(duì)電解液進(jìn)行進(jìn)一步稀釋，能夠提高電解液離子電導(dǎo)率，保證在長(zhǎng)循環(huán)中電解液具有足夠的離子電導(dǎo)率，充分保障電池循環(huán)過程的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述電解液和所述稀釋液的質(zhì)量比為（4.5~5.5）∶1。

3.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述稀釋劑與所述鋰鹽的摩爾比為（1~3）∶1。

4.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述稀釋劑為氟取代烷基醚。

5.如權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述稀釋劑選自雙(2,2,2-三氟乙基)醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙醚以及三(三氟乙氧基)甲烷中的一種或者多種。

6.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一溶劑和所述第二溶劑獨(dú)立地選自碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯以及磷酸三乙酯中的一種或者多種。

7.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽在所述電解液中的濃度為0.6mol/l~3mol/l。

8.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽采用氟取代烷基磺酰亞胺鋰。

9.如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述鋰鹽選自雙氟磺酰亞胺鋰、三氟甲烷磺酰亞胺鋰以及雙（五氟乙基磺酰基）亞氨基鋰中的一種或者多種。

10.如權(quán)利要求1~9中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述電解液還包括第一成膜添加劑，所述第一成膜添加劑與所述鋰鹽的摩爾比為（0.01~0.2）∶1。

11.如權(quán)利要求10所述的制備方法，其特征在于，所述第一成膜添加劑選自碳酸亞乙烯酯以及氟代碳酸乙烯酯中的一種或者多種。

12.如權(quán)利要求1~9、11中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述稀釋液還包括第二成膜添加劑，所述第二成膜添加劑與所述第二溶劑的摩爾比為（0.01~0.04）∶1。

13.如權(quán)利要求12所述的制備方法，其特征在于，所述第二成膜添加劑選自碳酸亞乙烯酯以及氟代碳酸乙烯酯中的一種或者多種。

14.一種鋰離子電池，其特征在于，通過權(quán)利要求1~13中任一項(xiàng)所述的制備方法制備得到。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及其制備方法。上述制備方法包括以下步驟：在裸電芯中注入電解液，得到第一電芯，電解液包括鋰鹽、第一溶劑以及稀釋劑，鋰鹽在電解液中的濃度為0.6mol/L~3mol/L，稀釋劑與鋰鹽的摩爾比為（1~3）∶1；對(duì)第一電芯進(jìn)行化成老化處理，得到第二電芯；在第二電芯中注入稀釋液，稀釋液包括第二溶劑。通過在化成老化處理之前在電解液中添加稀釋劑，使電解液依然具備高濃度鋰鹽時(shí)的電化學(xué)特性的情況下，能夠形成完整的性質(zhì)穩(wěn)定的SEI膜，提高電池在高溫環(huán)境下運(yùn)行的穩(wěn)定性，提高循環(huán)性能?；衫匣幚碇髮?duì)電解液進(jìn)行進(jìn)一步稀釋，能夠提高電解液離子電導(dǎo)率，充分保障電池循環(huán)過程的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：田勝,占莎,張熱喝
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇天合儲(chǔ)能有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26