一种电解液添加剂、电解液及锂电池的制作方法

1.本发明涉及电解液技术领域，特别是涉及一种电解液添加剂、电解液及 锂电池。


背景技术：

2.锂离子电池具有工作电压高，能量和功率密度高，循环寿命长，自放电 小以及对环境友好等一系列优点，已经成为了目前最高效的储能设备。被广 泛用于移动电子设备中，并将在电动汽车和混合动力汽车上得到更广阔的发 展。随着科技的进步及市场的不断发展，提升锂电池的能量密度日益显得重 要而迫切。除了现有材料和电池的制作工艺改进之外，高电导低粘度的电解 液也是比较热门的研究方向之一。
3.锂离子电池在首次充电过程中，电解液会与负极反应形成一层sei膜， sei膜对锂离子电池的主要电性能(如循环寿命、自放电和功率等)有着重要 影响。但是随着充放电的进行，sei膜可能会发生溶解、分解、破裂、重组 或增厚等现象，使电池性能逐渐衰减；尤其是当锂离子电池在高温状态下使 用时，劣化速度会大大加快。出于对电池能量密度的需求，现在电池的电压 越来越高，而在高电压时，正极活性物质处于缺锂状态，其具有很强的氧化 性，易使与它直接接触的电解液氧化分解，同时伴随着大量气体的产生；此 外，处于过度缺锂状态的正极活性物质较不稳定，易发生一些副反应(如释 氧、相变、过渡金属离子溶出等，从而使得锂离子电池的性能快速劣化；同 样的，高温会极大加快劣化速度。
4.在现有技术中，在使用不含有电解液添加剂的电解液或含有特性差的电 解液添加剂的电解液的情况下，由于形成不均匀的sei膜，难以期望实现锂 离子电池的寿命特性的改善。此外，即使当包含电解液添加剂时，如果电解 液添加剂的量不能调节至所需要的量，仍会遇到在高温或高电压反应的过程 中电解液添加剂引起阴极表面的劣化或电解液的氧化反应的问题，最终导致 电池的不可逆容量损失的增加，并且寿命特性劣化。


技术实现要素：

5.针对现有的锂离子电池电解液存在的缺陷，本发明是寻找一种电解液添 加剂及含有该添加剂的电解液，该添加剂能够增加电解液的电导率同时参与 负极成膜，从而使电解液的稳定性、电荷迁移率、离子迁移率都得到显著提 升，并抑制电解液其它组分的氧化分解，从而提高锂离子电池的的循环寿命 和充放电效率。
6.本发明的技术方案为：
7.一种电解液添加剂，所述电解液添加剂结构式如下式(i)所示：
[0008][0009][0010]
其中，独立的选自h、卤素，烷基、烷氧基、硝基中的一 种，或含被卤素取代的直链或支链的烷基中的一种。
[0011]
进一步的，所述电解液添加剂为四-五氟苯基硼烷基锂，结构式为：
[0012][0013]
本技术还提供一种技术方案，一种电解液，包含：
[0014]
锂盐；
[0015]
有机溶剂；
[0016]
电解液添加剂，其中，所述电解液添加剂为前述的四-五氟苯基硼烷基 锂，所述四-五氟苯基硼烷基锂的用量为电解液总质量的0.1-5％。
[0017]
进一步的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、甲基磺 酸锂、三氟甲基磺酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸酯锂中的至 少一种。
[0018]
进一步的，所述电解液中，锂盐的浓度为0.5％-15％。
[0019]
进一步的，所述有机溶剂为线状碳酸酯；所述线状碳酸酯选自碳酸二甲 酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯和碳酸甲丙酯、碳酸乙烯酯、碳酸 丙烯酯、γ-丁内酯中的至少一种。
[0020]
进一步的，所述有机溶剂占锂电解液总质量的80％-90％。
[0021]
本技术还提供一种技术方案，一种锂电池，其特征在于该锂电池含有权 利要求前述的电解液。
[0022]
为了实现根据本发明的这些目的和其他优点，提供了一种抽油机工况诊 断装置，包括：
[0023]
本发明的有益效果：
[0024]
本发明采用四-五氟苯基硼烷基锂作为电解液添加剂，能够增加电解液 的电导率同时参与负极成膜，从而使电解液的稳定性、电荷迁移率、离子迁 移率都得到显著提升，并抑制电解液其它组分的氧化分解，从而提高锂离子 电池的循环寿命和充放电效率。
[0025]
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将 通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式
[0026]
以下实施例旨在对本

技术实现要素：
做进一步详细说明，而不是对本发明权利 要求保护范围的限制。
[0027]
实施例1
[0028]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯和碳酸二甲酯按质量比为4:6混合，得到有机溶剂，再将充分干燥的 锂盐lipf6加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度为13.5％，然后向所制备 的电解液中添加四-(五氟苯基)硼烷基锂，添加剂的质量为电解液质量的0.5％，搅拌均匀即得到电解液。
[0029]
实施例2
[0030]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯和碳酸二甲酯按质量比为4:6混合，得到有机溶剂，再将充分干燥的 锂盐lipf6加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度为13.5％，然后向所制备 的电解液中添加四-(五氟苯基)硼烷基锂，添加剂的质量为电解液质量的 1％，搅拌均匀即得到电解液。
[0031]
实施例3
[0032]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯和碳酸二甲酯按质量比为4:6混合，得到有机溶剂，再将充分干燥的 锂盐lipf6加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度为13.5％，然后向所制备 的电解液中添加四-(五氟苯基)硼烷基锂，添加剂的质量为电解液质量的 5％，搅拌均匀即得到电解液。
[0033]
实施例4
[0034]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯按质量比为1:1:1混合，得到有机溶剂， 再将充分干燥的锂盐libf4加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度为 13.5％，然后向所制备的电解液中添加四-(五氟苯基)硼烷基锂，添加剂的 质量为电解液质量的1％，搅拌均匀即得到电解液。
[0035]
实施例5
[0036]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯、乙酸乙酯和碳酸二乙酯按质量比为1:1:1混合，得到有机溶剂，再 将充分干燥的锂盐lipf6加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度13.5％，然 后向所制备的电解液中添加四-(五氟苯基)硼烷基锂，添加剂的质量为电 解液质量的1％，搅拌均匀即得到电解液。
[0037]
实施例6
[0038]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯、碳酸二甲酯、乙酸甲酯和1,3-丙烷磺酸内酯按质量比为1:1:0.8:0.8 混合，得到有机溶剂，再将锂盐lifsi加入该溶剂中，使其在电解液中的浓 度为13.5％，然后向所制备的电解液中添加四-(五氟苯基)硼烷基锂，添加 剂的质量为电解液质量的1％，搅拌均匀即得到电解液。
[0039]
实施例7
[0040]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯和碳酸二甲酯按质量比为4:6混合，得到有机溶剂，再将锂盐 lib(c2o4)2加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度为13.5％，然后向所制备的 电解液中添加四-(五氟苯基)硼烷基锂，添加剂的质量为电解液质量的 1％，搅拌均匀即得到电解液。
[0041]
对比例1
[0042]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯和碳酸二甲酯按质量比为4:6混合，得到有机溶剂，再将充分干燥的 锂盐lipf6加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度为13.5％，搅拌均匀即得 到电解液。
[0043]
对比例2
[0044]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯按质量比为1:1:1混合，得到有机溶剂， 再将锂盐libf4加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度为13.5％，搅拌均匀 即得到电解液。
[0045]
对比例3
[0046]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯、乙酸乙酯和碳酸二乙酯按质量比为1:1:1混合，得到有机溶剂，再 将锂盐lipf6加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度为13.5％，搅拌均匀即 得到电解液。
[0047]
对比例4
[0048]
电解液的制备在氮气手套箱(水分《1ppm，氧气《1ppm)中进行，将碳酸 乙烯酯、碳酸二甲酯、乙酸甲酯和1,3-丙烷磺酸内酯按质量比为1:1:0.8:0.8混 合，得到有机溶剂，再将锂盐lifsi加入该溶剂中，使其在电解液中的浓度 为13.5％，搅拌均匀即得到电解液。
[0049]
对比例1-4与实施例1-7的区别在于，对比例中未加入电解液添加剂。
[0050]
锂离子电池的制备：
[0051]
制备多个锂离子电池，其中正极为镍钴锰酸锂622，负极为硅碳负极(硅 含量为8％)，隔膜为celgard公司的2320隔膜，以及分别灌注上述实施例1 至7制得的本技术的电解液以及对比例1-4制得的电解液，制得电池1，电 池2，电池3，电池4，电池5，电池6，电池7以及对比例电池1，对比例 电池2，对比例电池3，对比例电池4，对锂离子电池进行性能测试。
[0052]
实验方式
[0053]
将上述电池1，电池2，电池3，电池4，电池5，电池7以及对比例电 池1，对比例电池2，对比例电池3，对比例电池4，在25℃，2c倍率下3
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4.6v条件下测试电池的电化学性能，测试结果如下表所示：
[0054]
表1实施例与对比例的电化学性能数据
[0055][0056]
电池1-7与对比例电池1-4在25℃，2c倍率下3-4.6v条件下循环200次 后，锂离子电池的容量保持率如表1所示，从表1中可以分析出：加入本发 明的电解液添加剂的锂离子电池其容量保持率比不加入该锂离子电池电解液 添加剂的锂离子电池相比，加入该锂离子电池电解液添加剂的电池的容量保 持率有明显的提高，其容量保持率在84.6％-88.6％，而不加该添加剂的锂离 子电池的容量保持率仅为58.5％-62.3％，这是因为在电解液中加入本发明的 添加剂后，第一，能有效的补充锂离子电池化成后形成sei膜对电解液中li 的消耗，改善电解液离子迁移率。第二，四(五氟苯基)硼烷作为阴离子 受体，参与负极成膜并溶解lif，可以提高sei的导li 能力，从而提高电 池的电化学性能，对正极没有影响。第三，本发明的添加剂溶解性好，阴阳 离子增加了电解液的电导率，从而显著改善了电荷迁移率。第四，本发明的 添加剂还可以抑制电解液其它组分的氧化分解，提高了电解液的稳定性。
[0057]
由此可见，在使用本发明所制成的锂电解液添加剂及锂离子电池电解液 的情况下，能够有效提高锂离子电池性能，延长锂离子电池的使用寿命，提 高电池的循环性能和耐高压性能。
[0058]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式 中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域 的人员而言，可容易地实现另外的修改。