一种快充型锂离子电池非水电解液及锂离子电池

摘要

本发明公开一种快充型锂离子电池非水电解液及锂离子电池，包括非水溶剂、锂盐、第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，非水溶剂由碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂以及四氟乙基甲基醚按照1：1:1比例的质量比混合，第一添加剂为苯类添加剂，第二添加剂为环三磷腈化合物、磷酸酯类、或氟代碳酸酯类化合物中的任一种或多种组合，第三添加剂采用胺类芳香杂环化合物、或冠醚穴状化合物中的任一种，锂电解质锂盐采用双氟酰磺亚胺锂盐和六氟磷酸锂的混合物，双氟酰磺亚胺锂盐和六氟磷酸锂的质量比为1:1。所述锂离子电池包括正负电极、隔膜以及上述电解液；本发明在保证电池常温循环寿命的前提下，抑制低温充电时的析锂副反应，提升电池低温快充能力。

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是涉及一种快充型锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池作为电动汽车、3C电子产品和军事航天领域的主流储能装置，具有能量密度高、循环寿命长、对环境友好等特点。然而，随着智能数码产品的普及和新能源汽车的广泛应用，其快速充电能力仍不能满足多种应用场景的需求。例如，电动车通常需要1.5-8小时才能充满电，耗时远超过燃油车加油所需的时间，市场竞争力受到限制。因此，为满足用户要求，提升用户体验，研发具有快充能力的锂离子电池必将成为电池领域发展的重要方向。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供一种快充型锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

本发明所采用的技术方案是：一种快充型锂离子电池非水电解液，其特征在于所述电解液包括非水溶剂、锂盐、第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，所述非水溶剂由碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂以及四氟乙基甲基醚按照1：1:1比例的质量比混合，所述第一添加剂为苯类添加剂，所述第二添加剂为环三磷腈化合物、磷酸酯类、或氟代碳酸酯类化合物中的任一种或多种组合，所述第三添加剂采用胺类芳香杂环化合物、或冠醚穴状化合物中的任一种，所述锂电解质锂盐采用双氟酰磺亚胺锂盐和六氟磷酸锂的混合物，所述双氟酰磺亚胺锂盐和六氟磷酸锂的质量比为1:1。

按照质量份数比计，所述非水溶剂、锂盐、第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂的质量份数比为（75~80）：（10~15）：（3~5）：（1~3）：（2~3） 。

所述碳酸酯类有机溶剂采用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯，碳酸二丙酯，碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯或碳酸乙丙酯中的任意两种以上。

所述羧酸酯类有机溶剂采用乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丁酸甲酯中的一种或两种以上的混合物。

一种锂离子电池，所述锂离子电池包括负极、正极、非水电解液以及设置在所述正极与负极之间的隔膜，所述非水电解液为所述权利1~4任一项所述的锂离子电池非水电解液，

所述正极的活性物质采用钴酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂和锰酸锂中的一种或多种。

所述负极采用石墨负极、金属锂负极、碳酸锂负极或硅碳负极的一种或多种，所述石墨采用天然石墨或人造石墨的任一种或两种混合。

所述锂离子电池包括纽扣型锂离子电池、软包锂离子电池、方形锂离子电池或圆柱锂离子电池。

本发明的有益效果：首先，本发明采用双氟酰磺亚胺锂盐和六氟磷酸锂的混合物作为锂盐，在有机溶剂中有足够的溶解度，缔合度小，易于解离，可以保证电解液有较高的电导率。锂盐的阴离子具有较高的氧化和还原稳定性，在有机溶剂中稳定性好，还原产物有利于电极钝化膜的形成，在负极表面形成无机物为主导的稳定界面膜。这层界面膜具有高的离子导率，能够加速低温下锂离子在负极中的嵌入速率，从而抑制析锂副反应的发生；具有良好的环境亲和性，分解产物对环境影响较小，易于制备和纯化；其次，本申请能依靠双氟磺酰亚胺锂的分解在负极表面形成稳定、离子导率高的界面膜，在保证电池常温循环寿命的前提下，抑制低温充电时的析锂副反应，提升电池低温快充能力；最后，本申请包含有防过充的苯类添加剂，阻燃额磷酸酯类添加以及提高离子电导率的胺类芳香杂环化合物或冠醚穴状化合物，三种添加剂进行互补和相互作用，不仅循环后极片形貌保持较好、形成的SEI具有更加致密和稳定的特性，而且更进一步提高电池的电化学性能，同时添加剂的优先成膜能够避免溶剂先分解成膜，减少电极材料与电极液的反应活性并稳定电极材料的微观机构，避免造成电池鼓气同时有效抑制颗粒表面岩盐相变和阳离子混排。

具体实施方式

以下结合具体实施方式进一步阐述本发明。

实施例1

一种快充型锂离子电池非水电解液，所述电解液包括非水溶剂、锂盐、第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂，所述非水溶剂由碳酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂以及四氟乙基甲基醚按照1：1:1比例的质量比混合，所述第一添加剂为苯类添加剂，所述第二添加剂为环三磷腈化合物、磷酸酯类、或氟代碳酸酯类化合物中的任一种或多种组合，所述第三添加剂采用胺类芳香杂环化合物、或冠醚穴状化合物中的任一种，所述锂电解质锂盐采用双氟酰磺亚胺锂盐和六氟磷酸锂的混合物，所述双氟酰磺亚胺锂盐和六氟磷酸锂的质量比为1:1。

作为本申请的另一种优选实施例，按照质量份数比计，所述非水溶剂、锂盐、第一添加剂、第二添加剂和第三添加剂的质量份数比为（75~80）：（10~15）：（3~5）：（1~3）：（2~3） 。

作为本申请的另一种优选实施例，所述碳酸酯类有机溶剂采用碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯，碳酸二丙酯，碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯或碳酸乙丙酯中的任意两种以上。

作为本申请的另一种优选实施例，所述羧酸酯类有机溶剂采用乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丁酸甲酯中的一种或两种以上的混合物。

一种锂离子电池，所述锂离子电池包括负极、正极、非水电解液以及设置在所述正极与负极之间的隔膜，所述非水电解液为所述权利1~4任一项所述的锂离子电池非水电解液，所述正极的活性物质采用钴酸锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂和锰酸锂中的一种或多种。所述负极采用石墨负极、金属锂负极、碳酸锂负极或硅碳负极的一种或多种，所述石墨采用天然石墨或人造石墨的任一种或两种混合。所述锂离子电池包括纽扣型锂离子电池、软包锂离子电池、方形锂离子电池或圆柱锂离子电池。

经试验后证明，本申请在4.5V条件下循环800圈，电量可达到75~80%，4.7V条件下循环300圈，电量可达到82~85%，化学性能稳定；本申请锂离子电池在4.5V~4.7V的高压锂离子电池中具有良好的循环稳定性，且能够在低至-20℃的环境中进行快速充电且不发生析锂，具有良好的循环寿命。