[发明专利]三元高镍电解液及包含该电解液的髙镍正极锂离子电池

说明书

本发明提供一种三元高镍电解液及包含该电解液的髙镍正极锂离子电池，其特征在于：三元高镍电解液原料及其重量比如下：锂盐13~15%、非水有机溶剂80~85%、添加剂0.1~5%；其中，所述添加剂为硫酸亚乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、丁二睛、三（三甲基硅基）磷、双氟黄酰亚胺锂、二草酸硼酸锂；所述锂盐为六氟磷酸锂；所述非水有机溶剂为环状碳酸酯化合物、碳酸二甲酯、乙氧基五氟三聚磷睛；包含三元高镍电解液的髙镍正极锂离子电池，采用高镍三元正极粉料、导电剂、功能复合粘结剂、溶剂N‑甲基吡咯烷酮制备的正极浆料制得到的正极膜片，髙镍正极锂离子电池具有优良的常温循环性能、高温循环性能及高温存储寿命，且可以显著减少高温存储过程中的产气量。

技术领域

本发明属于新型储能领域，涉及长循环三元材料体系电解液及锂离子电池制备技术，具体地涉及一种三元高镍电解液及包含该电解液的髙镍正极锂离子电池。

背景技术

目前，电动汽车用动力锂离子电池市场前景广阔，高能量密度的三元动力电池日益受到各车厂及电池制造商的认可，需求量大；为保证长的续航能力，三元动力电池也不断向高镍方向发展，即使用的三元材料中Ni含量不断增加，常见的高镍三元有NCM811，NCA等。

而实际上高镍三元材料电池生产商制造过程中极易出现浆料果冻粘稠的问题，这是由于该材料的制作工艺引起的。高镍三元在生产制造过程中因锂盐在高温煅烧过程中存在一定的挥发，在配料时会提高锂盐含量（一般选用LiOH做为锂源，过量0.5%~1%），当烧结完成后，最终有少量的锂盐残留在高镍材料表面；材料表面残碱一旦与空气接触，极易吸附空气中的CO₂，H₂O，形成碱性物质。正极浆料配置过程中，主料高镍三元表面的碱性物质会攻击正极胶液中粘结剂，导致粘结剂形双键，产生胶粘，最终引起浆料果冻，影响涂布过程并导致电芯性能恶化。

在众多应用领域，人们对锂离子电池的续航能力提出了更高的要求，为了提高锂离子电池的能量密度，开发具有高比容量的锂离子电池正极材料是有效办法之一。

高镍正极材料由于其理论上比容量相比于其他正极材料高的特点使得其成为研究热点。然而高镍正极材料中镍金属含量很高使得其具有很强的氧化性，导致电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，同时引起高镍正极材料结构的变化导致镍、钴等过渡金属发生还原反应而溶出，从而引起锂离子电池电化学性能的恶化。因此，开发一种与高镍正极材料相匹配的电解液非常关键。

发明内容

本发明要解决的问题是现有高镍三元材料电池生产过程中引起正极浆料果冻循环、高镍正极材料中强氧化性性引起的电芯性能恶化及电池电化学性能的恶化等系列问题，提供一种三元高镍电解液及包含该电解液的髙镍正极锂离子电池，包含三元高镍电解液的髙镍正极锂离子电池具有优良的常温循环性能、高温循环性能及高温存储寿命，且可以显著减少高温存储过程中的产气量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种三元高镍电解液，其特征在于：包括原料及其重量比如下：锂盐13~15%、非水有机溶剂80~85%、添加剂0.1~5%；

其中，非水有机溶剂为环状碳酸酯化合物EC、碳酸二甲酯DMC、乙氧基五氟三聚磷睛FPN在电解液中的重量比分别为15~20%；

所述添加剂为硫酸亚乙烯酯DTD、碳酸亚乙烯酯VC、丁二睛SN、三（三甲基硅基）磷TMSP、双氟黄酰亚胺锂LiFSI、二草酸硼酸锂LiBOB。

作为优选，所述硫酸亚乙烯酯DTD、碳酸亚乙烯酯VC、丁二睛SN、三（三甲基硅基）磷TMSP在电解液中的重量比分别为1~5%；所述双氟黄酰亚胺锂LiFSI、二草酸硼酸锂LiBOB为添加剂锂盐在电解液中的重量比分别为0.1~0.5%

作为优选，所述锂盐为六氟磷酸锂LiPF6。

作为优选，所述添加剂为硫酸亚乙烯酯DTD、碳酸亚乙烯酯VC、丁二睛SN、三（三甲基硅基）磷TMSP中的两种或两种以上。