[发明专利]一种宽温域锂离子电池非水电解液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种宽温域锂离子电池非水电解液及其制备方法，宽温域锂离子电池非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，非水有机溶剂为碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂，添加剂包括甲磺酸苯酯类化合物添加剂和成膜添加剂，所述甲磺酸苯酯类化合物添加剂为以下结构通式的单一化合物或由多种以下结构通式的单一化合物组成的混合物：所述成膜添加剂为二苯基甲氧基膦。本发明制得的锂离子电池非水电解液循环稳定性好且高低温性能优异。

技术领域

本发明属于锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种宽温域锂离子电池非水电解液及其制备方法。

背景技术

尽管可充电锂离子电池是消费类电子产品、电动运输工具以及固定储能系统中最成功的电源之一，但它们的运行长期以来一直局限于室温。此外，在电动汽车、太空、极地和军事任务等应用中也迫切需要宽温度范围的锂离子电池。在低温和高温条件下，锂离子电池的电化学性能和安全性能都会受到严重影响，如何在低温性能和高温性能之间取得平衡是一项具有挑战性的工作。

宽温域电解液在锂离子电池宽温度运行中起主导作用，因为在零摄氏度以下，电解质的锂离子电导率显着降低、粘度增加，同时电荷转移电阻增加使得锂枝晶严重生长且更加难以控制。在高温条件下，主要表现为常规锂盐的热不稳定性，严重的固体电解质中间相层破坏、重塑伴随着气体逸出以及加速过渡金属溶解、迁移、沉积。为了开发一种宽温域锂离子电池电解液，将通过改善正/负极与电解液的界面，使其在低温下提高锂离子的扩散速率，降低电池的极化和界面阻抗；防止电解液在高温下的分解以及与电极材料发生的一些副反应。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种循环稳定性好且高低温性能优异的宽温域锂离子电池非水电解液及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种宽温域锂离子电池非水电解液，其特征在于包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其中非水有机溶剂为碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶剂，添加剂包括甲磺酸苯酯类化合物添加剂和成膜添加剂，所述甲磺酸苯酯类化合物添加剂为以下结构通式的单一化合物或由多种以下结构通式的单一化合物组成的混合物：

其中R₁-R₅分别选自氢原子、氟原子或烷氧基中的任意一种，烷氧基中的烷基为C_1-4烷基；

所述成膜添加剂为二苯基甲氧基膦(MDP)。

进一步优选，所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF₆)和二氟双(草酸根)合磷酸锂(LiDFBOP)。

进一步优选，所述非水有机溶剂中PC、EC和EMC的的质量比为1:1:8。

进一步优选，所述甲磺酸苯酯类化合物添加剂为甲磺酸五氟苯酯、甲磺酸苯酯或4-甲氧基苯基甲磺酸中的一种或多种。

进一步优选，所述锂盐中LiPF₆的质量占电解液总质量的12.5％，LiDFBOP的质量占电解液总质量的0.5～2％，甲磺酸苯酯类化合物添加剂的质量占电解液总质量的0.5％～1.5％，成膜添加剂的质量占电解液总质量的0.1～0.5％，余量为非水有机溶剂。

本发明所述的宽温域锂离子电池非水电解液的制备方法，其特征在于具体步骤为：在充满氩气的手套箱中，将PC、EC和EMC以1:1:8的质量比混合均匀形成混合溶剂，在混合溶剂中加入基于电解液总质量0.5％的甲磺酸苯酯类化合物、基于电解液总质量0.3％的MDP和基于电解液总质量1％的LiDFBOP，再加入基于电解液总质量12.5％的LiPF₆，搅拌至其完全溶解得到锂离子电池电解液；