一种锂离子电池电解液及其应用的制作方法

本发明涉及动力电池，具体涉及一种锂离子电池电解液及其应用。

背景技术：

1、随着全球电动汽车的总销量呈指数级增长，预计到2030年，电动汽车的销量将占到汽车总销量的30％以上。随之对汽车锂离子电池的需求几乎是当前全球电动汽车电池容量需求的十倍，基于2030年，预计有89％的电池需求将来自电动汽车，锂离子电池的研发方向无疑将受到电动汽车性能需求的影响。

2、电动汽车的快速商业推广主要受到车辆价格相对较高和单次充电续航里程较短的阻碍，瓶颈在于电动汽车电池组的高成本和能量密度不足。目前，电动汽车的锂离子电池的能量密度需要进一步提升。为了实现高能量密度的性能指标，需要对镍基层状氧化物正极活性材料的能量密度和成本进行关注。行业内主流趋势是提高lini1-x-ymnxcoyo2(nmc)中的镍含量，以提高能量密度。然而，高镍层状氧化物正极活性材料通常存在晶格和表面不稳定性的问题，这会缩短电池的寿命，诸多掺杂剂已被证明能有效缓解这些不利影响，但是不同的掺杂剂对电芯高温性能的改善幅度有限。

技术实现思路

1、本发明提出了一种锂离子电池电解液及其应用，通过本发明提供的锂离子电池电解液及其应用，能够有效抑制酸度增长，使得添加剂在界面处形成致密的cei膜，将溶出过渡金属离子会在界面上被捕获，防止过渡金属离子扩散到负极发生还原造成的内部短路，提高电池的安全性能，提高锂离子电池在高温环境下的性能。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种锂离子电池电解液，包括以下组分：

3、非水溶剂；

4、锂盐；以及

5、添加剂，所述添加剂包括如下通式(i)所表示的物质：

6、

7、其中，r1、r2和r3分别为碳原子数为1-6、不饱和度为0-4、杂原子个数为0-3的取代基；所述杂原子选自氮或氧中的至少一种，n为0-2；所述添加剂在所述电解液中的含量为0.05wt％-3wt％；

8、所述电解液中还包括氟化氢，所述氟化氢的含量为30ppm-200ppm。

9、在本发明一实施例中，r1、r2和r3分别为烷基、烯基、炔基或氨基。

10、在本发明一实施例中，所述添加剂在所述电解液中的含量为0.1wt％-0.5wt％。

11、在本发明一实施例中，所述通式(i)所表示的物质包括以下化合物中的至少一种：

12、

13、

14、在本发明一实施例中，所述非水溶剂选自碳酸酯、羧酸酯、醚类或腈类的至少一种，所述碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或氟代碳酸乙烯酯中的至少一种，所述羧酸酯选自甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯或丙酸乙酯中的至少一种，所述醚类选自乙二醇二甲醚或二乙醇二乙醚中的至少一种，所述腈类选自乙腈、丙腈、丁腈或戊腈中的至少一种，所述非水溶剂在所述电解液中的含量为70wt％-85wt％。

15、在本发明一实施例中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基)磺酰亚胺锂、醋酸锂、甲基磺酸锂和三氟甲基磺酸锂中的至少一种，所述锂盐在所述电解液中的含量为12wt％-16wt％。

16、本发明还提供一种锂离子电池，包括上述所述的锂离子电池电解液。

17、在本发明一实施例中，所述锂离子电池中的正极活性材料包括lix[niycozmntm(1-y-z-t)]o2-δ)，其中m选自cr、zr、ca、mg、cu、ti、al、mo、w或zn中的至少一种，0.9<x<1.1，0.65≤y<1.0，0≤z<0.5，0≤t<0.5，0≤δ≤0.1。

18、本发明还提供一种电化学设备，包括上述所述的锂离子电池。

19、综上所述，本发明提出一种锂离子电池电解液及其应用，通过在电解液中添加同时含有不饱和键和氮原子的具有特定结构的化合物，能够与质子h+产生酸碱中和作用，形成lewis酸-碱对，从而有效抑制酸度增长，防止了正极活性材料中的过渡金属离子被置换。添加剂中含有不饱和键的富电子，使得添加剂在界面处形成极为致密的cei膜，将溶出过渡金属离子会在界面上被捕获，防止过渡金属离子扩散到负极发生还原造成的内部短路，提高电池的安全性能。能够抑制电池在高温工作环境下的hf的产生，能够改善产气问题，提高锂离子电池在高温环境下的性能。

技术特征：

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，至少包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，r1、r2和r3分别为烷基、烯基、炔基或氨基。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂在所述电解液中的含量为0.1wt％-0.5wt％。

4.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述通式(i)所表示的物质包括以下化合物中的至少一种：

5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述非水溶剂选自碳酸酯、羧酸酯、醚类或腈类的至少一种，所述碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯或氟代碳酸乙烯酯中的至少一种，所述羧酸酯选自甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯或丙酸乙酯中的至少一种，所述醚类选自乙二醇二甲醚或二乙醇二乙醚中的至少一种，所述腈类选自乙腈、丙腈、丁腈或戊腈中的至少一种，所述非水溶剂在所述电解液中的含量为70wt％-85wt％。

6.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基)磺酰亚胺锂、醋酸锂、甲基磺酸锂和三氟甲基磺酸锂中的至少一种，所述锂盐在所述电解液中的含量为12wt％-16wt％。

7.一种锂离子电池，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的锂离子电池电解液。

8.根据权利要求7所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池中的正极活性材料包括lix[niycozmntm(1-y-z-t)]o2-δ，其中m选自cr、zr、ca、mg、cu、ti、al、mo、w或zn中的至少一种，0.9<x<1.1，0.65≤y<1.0，0≤z<0.5，0≤t<0.5，0≤δ≤0.1。

9.一种电化学设备，其特征在于，包括权利要求7-8任意一项所述的锂离子电池。

技术总结本发明提出了一种锂离子电池电解液及其应用，所述电解液至少包括：非水溶剂；锂盐；添加剂，所述添加剂包括如下通式(I)所表示的物质：其中，R1、R2和R3分别为碳原子数为1‑6、不饱和度为0‑4、杂原子个数为0‑3的取代基；所述杂原子选自氮或氧中的至少一种，n为0‑2；所述添加剂在所述电解液中的含量为0.05wt％‑3wt％；所述电解液中还包括氟化氢，所述氟化氢的含量为30ppm‑200ppm。通过本发明提出的锂离子电池电解液及其应用，可以改善电池的高温性能，有效抑制酸度增长。技术研发人员：余乐,王子沅受保护的技术使用者：株式会社AESC日本技术研发日：技术公布日：2024/10/17