一种锂离子电池电解液及超高镍正极的锂离子电池

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及超高镍正极的锂离子电池。

背景技术：

1、锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，是应用最广泛的电化学储能装置之一。近些年,锂离子电池驱动的新能源电动汽车得到了大力发展。但是随着电动汽车对续航里程需求的逐渐增加，对锂离子电池的能量密度的要求也逐渐提高。正极材料作为锂离子电池的重要组成部分,直接决定了锂离子电池的能量密度。然而,现有商用正极材料组装的锂离子全电池能量密度都较低,很难满足电动汽车对更大续航里程的需求。

2、镍钴锰三元（ncm）正极材料因其高能量密度而成为锂离子电池的主要正极材料之一。相对于具有不同缺点的单一元素的层状氧化物，三元材料具有高容量、结构稳定、循环性能优异和热稳定性高等优点。镍钴锰三元（ncm）正极材料三种元素的配比比较丰富，并且随着ni含量的增加，材料的性能也会提升。其中超高镍正极材料放电比容量高达250 mahg-1。然而，在实际应用中，超高镍正极材料面临着许多问题，例如电解液在正极表面的氧化分解、过渡金属离子溶解以及hf腐蚀等。而这些副反应大多发生在lini1-x-ycoxmnyo2正极材料和电解液的界面处，因此,亟待设计与开发适合超高镍正极锂离子电池,改变电极表面形态,保护电极材料,提升超高镍正极锂离子电池循环寿命的电解液。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种超高镍正极锂离子电池电解液及其制备方法，可改变电极表面形态，保护电极材料，提升超高镍正极锂离子电池循环寿命。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种超高镍正极锂离子电池电解液，包括如下物质：含硫类溶剂、锂盐以及添加剂；锂盐在电解液中的浓度为0.1-1mol/l，添加剂在电解液中的体积占比为10-50%；所述含硫类溶剂的加入量满足：占电解液体积的50-75%；

4、所述含硫类溶剂中包含环硫酯类化合物、线性亚硫酸酯类化合物中的一种以上；

5、环硫酯类化合物的通式为式（ⅰ）；

6、

7、式（ⅰ）；

8、线性亚硫酸酯类化合物的通式为式（ⅱ）；

9、

10、式（ⅱ）

11、其中，r1是硫酸根或亚硫酸根，r2-r7可以相同或者不同，分别独立的表示氢、被卤原子、苯取代或未被取代的c1-c10烷基，n为0、1或2，r8-r9独立选自c1-c4的烷烃化合物。

12、优选地，所述的锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂中的一种以上。

13、优选地，所述的添加剂包括六氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯、氢氟醚中的一种以上。

14、优选地，所述环硫酯类化合物为式1-6中的一种；

15、

16、。

17、优选地，所述线性亚硫酸酯类化合物为式7或8中的一种：

18、。

19、一种超高镍正极的锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜以及权利要求1-5任一项所述的电解液。

20、进一步地，所述正极极片为超高镍正极，其中镍含量为：0.98。

21、进一步地，所述的正极极片的活性材料为lini0.98co0.02o2。

22、进一步地，所述电池在循环200圈后正极材料颗粒截面保持相对完整的结构，无明显裂纹或解离现象，且在正极表面分解形成了一层薄且均匀的外部有机内部富无机且富含多硫化物的cei层，电解液氧化分解的抑制和较薄的厚度有助于促进li+传输动力学。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、本申请提供的电解液将含硫类化合物作为溶剂时，与超高镍正极材料具备良好的相容性，对于超高镍正极锂电池的电化学性能具有改善效果。其可以分解形成富无机的多相cei膜，富硫界面层可以提高离子电导率，此外，可以抑制电解液的持续分解并有效抑制了超高镍正极材料中过渡金属的溶出，同时抑制了锂盐对集流体的腐蚀，更好的保护了电极材料，有效地提高了循环周期性。此发明提供的电解液组合，在锂离子电池领域具有良好的应用前景。

1.一种超高镍正极锂离子电池电解液，其特征在于，包括如下物质：含硫类溶剂、锂盐以及添加剂；锂盐在电解液中的浓度为0.1-1mol/l，添加剂在电解液中的体积占比为10-50%；所述含硫类溶剂的加入量满足：占电解液体积的50-75%；

2.根据权利要求1所述一种超高镍正极锂离子电池电解液，其特征在于，所述的锂盐包括双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、六氟磷酸锂、双氟草酸硼酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂中的一种以上。

3.根据权利要求1所述一种超高镍正极锂离子电池电解液，其特征在于，所述的添加剂包括六氟磷酸锂、氟代碳酸乙烯酯、氢氟醚中的一种以上。

4.根据权利要求1所述一种超高镍正极锂离子电池电解液，其特征在于，所述环硫酯类化合物为式1-6中的一种；

5.根据权利要求1所述一种超高镍正极锂离子电池电解液，其特征在于，所述线性亚硫酸酯类化合物为式7或8中的一种：

6.一种超高镍正极的锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片、隔膜以及权利要求1-5任一项所述的电解液。

7.根据权利要求6所述一种超高镍正极的锂离子电池，其特征在于，所述正极极片为超高镍正极，其中镍含量为：0.98。

8.根据权利要求6所述一种超高镍正极的锂离子电池，其特征在于，所述的正极极片的活性材料为lini0.98co0.02o2。

9.根据权利要求6所述一种超高镍正极的锂离子电池，其特征在于，所述电池在循环200圈后正极材料颗粒截面保持相对完整的结构，无明显裂纹或解离现象，且在正极表面分解形成了一层薄且均匀的外部有机内部富无机且富含多硫化物的cei层，电解液氧化分解的抑制和较薄的厚度有助于促进li+传输动力学。