[发明专利]抑制锂电池集流体铝箔腐蚀的方法

说明书

本发明公开了抑制锂电池集流体铝箔腐蚀的方法，该方法包括以下步骤：添加中的任意一种或多种有机硅化合物或胆碱离子液体到包括腐蚀铝箔的锂盐的电解液中，对抑制锂盐LiTFSI，LiFSI等腐蚀铝箔表现出突出的技术效果，利用其制出的电池具有优良的循环稳定性、热稳定性以及安全性。

技术领域：

本发明涉及电化学储能技术领域，具体涉及抑制锂电池集流体铝箔腐蚀的方法。

背景技术：

锂离子电池因其能量密度大、工作电压高、无记忆功能、使用寿命长等优势，一直以来广泛应用于便携式电子器件。近年来随着其应用领域的快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、倍率性能、使用温度、循环寿命及安全性都提出了更高的要求。电解液是锂离子电池的重要组成部分，而锂盐作为电解液中锂离子的提供者，是决定电解液性能的重要因素。目前商业电解液的锂盐主要是LiPF₆(六氟磷酸锂)，但LiPF₆的热稳定性和化学稳定性比较差，而且对水非常敏感，极易分解产生HF等酸性物质，从而导致正极材料表面过渡金属的溶解，并迁移到负极表面，破坏固体界面膜(SEI膜)，降低锂离子电池的容量和使用寿命。因此需要使用具有与LiPF₆相当电化学性能，同时又可以避免其缺点的优良的锂盐，比如磺酰亚胺类锂盐(LiTFSI、LiFSI等)。磺酰亚胺类锂盐对水更加稳定，并且具有更好的热稳定和化学稳定性，而其一直没有在实际中应用主要是受到两方面因素的限制，第一个是成本因素，但是随着生产技术的不断突破，磺酰亚胺类锂盐生产成本将不断降低，其大规模应用在乘用车锂离子电池材料领域前景广阔。另一个限制因素是LiTFSI等锂盐的阴离子对铝箔的腐蚀问题，例如LiTFSI在电压高于3.7V时会严重腐蚀铝箔集流体，而LiFSI在电压高于4.2V时也会腐蚀铝箔，这就大大限制了其在储能电池中的使用范围，尤其是5V高电压电极材料电池体系。因此，磺酰亚胺类锂盐腐蚀铝箔的问题成为亟待解决的关键问题。通过研发与电极材料相匹配、对铝箔无腐蚀的磺酰亚胺类锂盐电解液体系，进而开发出高安全性、高比容量、长循环寿命的锂离子电池，将对推动磺酰亚胺类锂盐的商业应用提供理论价值和实践意义，进而对高比能高安全性电动汽车产业的发展提供重要指导意义。

目前抑制磺酰亚胺类锂盐电解液腐蚀铝箔的方法主要有以下几种：一是添加防腐蚀添加剂，例如加入三氟化铝(AlF₃)之后，在电极的循环过程中，三氟化铝(AlF₃)将通过与集流体铝箔的可逆反应，均匀的沉积在铝箔上，形成钝化层，阻止铝与LiTFSI的反应，从而起到防止铝箔腐蚀的作用(参见CN103377835A)。另外还可加入双草酸硼酸锂(LiBOB)等可以抑制铝箔腐蚀的锂盐(参见CN106450365A)。二是使用高浓度的电解液，研究表明将LiTFSI的浓度增加至1.8M时，可以有效抑制铝箔腐蚀(Journal of Power Sources,2013,231,234-238)。这些令人兴奋的发现确实具有科学启发性，但鉴于锂离子导电性能的降低以及成本的显著提高，这些发现在技术上似乎不可行。三是改变电解液溶剂组成，例如使用氟代溶剂部分代替碳酸酯溶剂，其他的方法，如对阴离子尺寸的精细控制与修饰等都取得了有限的成功。

发明内容：

本发明的目的是提供抑制锂电池集流体铝箔腐蚀的方法。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：