一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液及其制备方法

摘要

本发明公开了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液及其制备方法,属于锂离子电池技术领域，该改善高镍811材料高温循环产气的电解液主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂80～90份、锂盐10～20份和添加剂2～4份；该电解液具有优良的常温循环性能、高温循环性能及高温存储寿命，并且可以显著减少高温循环过程中的产气量。该电解液的制备方法，工艺简单，只需要将有机溶剂、锂盐和添加剂按配比混合均匀即可，制备方便，生产效率高，生产出来的产品质量好，生产成本也较低。

权利要求

1.一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，其特征在于：主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂80～90份、锂盐10～20份和添加剂2～4份。

2.根据权利要求1所述的改善高镍811材料高温循环产气的电解液，其特征在于：主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂85份、锂盐15份和添加剂3份。

3.根据权利要求1或2所述的改善高镍811材料高温循环产气的电解液，其特征在于：所述添加剂主要由1,1-二氯乙烯和甲醇按质量比为4.6：1混合后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

4.根据权利要求1或2所述的改善高镍811材料高温循环产气的电解液，其特征在于：所述有机溶剂主要由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯按质量比为1:2:1混合制成。

5.根据权利要求1或2所述的改善高镍811材料高温循环产气的电解液，其特征在于：所述锂盐为六氟磷酸锂和二氟磷酸锂按质量比为9：1混合制成。

6.一种制备权利要求1-5中任意一项所述改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法，其特征在于：先将锂盐加入到有机溶剂中制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

7.根据权利要求6所述的电解液的制备方法，其特征在于：所述锂盐的添加速度为1.5～2kg/min。

8.根据权利要求6所述的电解液的制备方法，其特征在于：所述锂盐的添加温度为-5℃～5℃。

9.根据权利要求6所述的电解液的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂是将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别纯化处理，保证水分含量低于5ppm，然后将所述碳酸二乙酯、所述碳酸甲乙酯和所述碳酸乙烯酯在压力为0.02～0.08MPa的条件下,按质量比为1:2:

1进行均匀混合，所述有机溶剂中的水分含量低于6ppm。

10.根据权利要求6所述的电解液的制备方法，其特征在于：所述电解液的酸度低于

0.02mg/g。

说明书

一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液及其制备方法。

背景技术

[0002] 我国自2009年开始推广电动汽车，但至今仍未普及，其瓶颈是消费者焦虑的续航里程问题。为应对这种发展局限，广大研究者们纷纷制定了高能量密度锂离子电池的研发计划，电极材料的研制和更新成为了主要方向。并且，就当前锂电技术应用情况而言，车用动力电池步入高镍三元时代已是行业内的共识，因为Ni为主要活性元素，而材料容量一般随活性金属成分含量升高而增大。目前，高镍811材料已成为一个重要发展方向。

[0003] 但是，目前高镍811电池高温循环产气严重，安全问题比较突出。因为高镍材料的镍含量量极高，材料吸水性强，氧化性更强，在高温循环过程中能催化电解液持续在高镍正极材料表面氧化分解产气，破坏界面SEI膜的稳定性，造成正极材料颗粒破损，增大界面阻抗，致使电池容量严重衰减。

发明内容

[0004] 本发明实施方式的目的在于提供一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，其可以显著减少高温循环过程中的产气量。

[0005] 本发明实施方式的另一个目的在于提供一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法，其工艺简单，生产方便，生产效率高，生产出来的产品质量好。

[0006] 本发明的实施方式是这样实现的：

[0007] 本发明的实施方式提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂80～90份、锂盐10～20份和添加剂2～4份。

[0008] 进一步地，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂85份、锂盐15份和添加剂3份。

[0009] 进一步地，所述添加剂主要由1,1-二氯乙烯和甲醇混合后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

[0010] 进一步地，所述1,1-二氯乙烯和所述甲醇的质量比为4.6：1。

[0011] 进一步地，所述有机溶剂主要由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯混合制成。

[0012] 进一步地，所述碳酸二乙酯、所述碳酸甲乙酯和所述碳酸乙烯酯的质量比为1:2:1。

[0013] 进一步地，所述锂盐为六氟磷酸锂和二氟磷酸锂混合制成。

[0014] 进一步地，所述六氟磷酸锂和所述二氟磷酸锂的质量比为9：1。

[0015] 本发明的实施方式还提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法，包括以下步骤：先将锂盐加入到有机溶剂中制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

[0016] 进一步地，所述锂盐的添加速度为1.5～2kg/min。

[0017] 进一步地，所述锂盐的添加温度为-5℃～5℃。

[0018] 进一步地，所述有机溶剂是将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别纯化处理，保证水分含量低于5ppm，然后将所述碳酸二乙酯、所述碳酸甲乙酯和所述碳酸乙烯酯按质量比为1:2:1混合制成。

[0019] 进一步地，所述碳酸二乙酯、所述碳酸甲乙酯和所述碳酸乙烯酯在压力为0.02～0.08MPa的条件下进行混合。

[0020] 进一步地，所述有机溶剂中的水分含量低于6ppm。

[0021] 进一步地，所述电解液的酸度低于0.02mg/g。

[0022] 本发明的有益效果为：

[0023] 本发明实施方式提供的改善高镍811材料高温循环产气的电解液，其具有优良的常温循环性能、高温循环性能及高温存储寿命，并且可以显著减少高温循环过程中的产气量。使用该电解液的锂电池，可首先在电极表面形成一层稳定的在高温下都较难破坏的SEI膜，微观上将电极与电解液隔开，从而减少正极中金属离子的溶出及在负极的沉积，并减少后续循环中电解液与正极的直接接触，减缓电解液高温下氧化分解产气，提高电池高温循环性能与安全性能。

[0024] 本发明实施方式提供的改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法，其工艺简单，只需要将有机溶剂、锂盐和添加剂按配比混合均匀即可，制备方便，生产效率高，生产出来的产品质量好，生产成本也较低。

具体实施方式

[0025] 为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

[0026] 实施例1

[0027] 本发明实施例一提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂80份、锂盐10份和添加剂2份。

[0028] 需要说明的是，本实施例中，有机溶剂是由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯混合制成的。混合前需要对碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别进行纯化处理，并利用分子筛吸附作用，将水分含量控制在5ppm以下，然后将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯在压力为0.02MPa的条件下，按质量比为1:2:1进行均匀混合。制成的有机溶剂中的水分含量要控制在6ppm以下。

[0029] 锂盐是由六氟磷酸锂和二氟磷酸锂按质量比9：1混合均匀制成。

[0030] 添加剂是由1,1-二氯乙烯和甲醇按质量比4.6：1混合均匀后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

[0031] 本实施例的改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法如下：

[0032] 按上述配比的重量份先将有机溶剂加入到反应釜内，然后再将锂盐加入到有机溶剂中混合均匀制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

[0033] 需要说明的是，混合过程中，锂盐的添加速度为1.5kg/min左右，添加温度控制在5℃左右，从而保证制成的电解液的酸度在0.02mg/g以下。

[0034] 使用本实施例的电解液制成的高镍811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。通过注射器抽气法观察，与现有技术相比，高温循环过程中的产气量显著减少；采用充放电测试柜测试电池容量、电压平台，并结合电池质量，计算出电池的能量密度可达到270Wh/kg；通过恒流循环性能测试，1C倍率下，常温循环1200周，容量保持率达90.11％，高温55℃循环600周，容量保持率达75.23％；60℃高温搁置30天不胀气，60℃高温搁置45天不起皮。

[0035] 实施例2

[0036] 本发明实施例二提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂90份、锂盐20份和添加剂4份。

[0037] 需要说明的是，本实施例中，有机溶剂是由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯混合制成的。混合前需要对碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别进行纯化处理，并利用分子筛吸附作用，将水分含量控制在5ppm以下，然后将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯在压力为0.08MPa的条件下，按质量比为1:2:1进行均匀混合。制成的有机溶剂中的水分含量要控制在6ppm以下。

[0038] 锂盐是由六氟磷酸锂和二氟磷酸锂按质量比9：1混合均匀制成。

[0039] 添加剂是由1,1-二氯乙烯和甲醇按质量比4.6：1混合均匀后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

[0040] 本实施例的改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法如下：

[0041] 按上述配比的重量份先将有机溶剂加入到反应釜内，然后再将锂盐加入到有机溶剂中混合均匀制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

[0042] 需要说明的是，混合过程中，锂盐的添加速度为2kg/min左右，添加温度为-5℃左右，从而保证制成的电解液的酸度在0.02mg/g以下。

[0043] 使用本实施例的电解液制成的高镍811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。通过注射器抽气法观察，与现有技术相比，高温循环过程中的产气量显著减少；采用充放电测试柜测试电池容量、电压平台，并结合电池质量，计算出电池的能量密度可达到278Wh/kg；通过恒流循环性能测试，1C倍率下，常温循环1200周，容量保持率达94.12％，高温55℃循环600周，容量保持率达79.21％；高温60℃搁置30天不胀气，高温60℃搁置48天不起皮。

[0044] 实施例3

[0045] 本发明实施例三提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂85份、锂盐15份和添加剂3份。

[0046] 需要说明的是，本实施例中，有机溶剂是由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯混合制成的。混合前需要对碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别进行纯化处理，并利用分子筛吸附作用，将水分含量控制在5ppm以下，然后将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯在压力为0.04MPa的条件下，按质量比为1:2:1进行均匀混合。制成的有机溶剂中的水分含量要控制在6ppm以下。

[0047] 锂盐是由六氟磷酸锂和二氟磷酸锂按质量比9：1混合均匀制成。

[0048] 添加剂是由1,1-二氯乙烯和甲醇按质量比4.6：1混合均匀后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

[0049] 本实施例的改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法如下：

[0050] 按上述配比的重量份先将有机溶剂加入到反应釜内，然后再将锂盐加入到有机溶剂中混合均匀制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

[0051] 需要说明的是，混合过程中，锂盐的添加速度为1.8kg/min左右，添加温度为2℃左右，从而保证制成的电解液的酸度在0.02mg/g以下。

[0052] 使用本实施例的电解液制成的高镍811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。通过注射器抽气法观察，与现有技术相比，高温循环过程中的产气量显著减少；采用充放电测试柜测试电池容量、电压平台，并结合电池质量，计算出电池的能量密度可达到280Wh/kg；通过恒流循环性能测试，1C倍率下，常温循环1200周，容量保持率达95.16％，高温55℃循环600周，容量保持率达80.01％；60℃高温搁置30天不胀气，60℃高温搁置48天不起皮。

[0053] 实施例4

[0054] 本发明实施例四提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂90份、锂盐20份和添加剂2份。

[0055] 需要说明的是，本实施例中，有机溶剂是由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯混合制成的。混合前需要对碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别进行纯化处理，并利用分子筛吸附作用，将水分含量控制在5ppm以下，然后将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯在压力为0.06MPa的条件下，按质量比为1:2:1进行均匀混合。制成的有机溶剂中的水分含量要控制在6ppm以下。

[0056] 锂盐是由六氟磷酸锂和二氟磷酸锂按质量比9：1混合均匀制成。

[0057] 添加剂是由1,1-二氯乙烯和甲醇按质量比4.6：1混合均匀后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

[0058] 本实施例的改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法如下：

[0059] 按上述配比的重量份先将有机溶剂加入到反应釜内，然后再将锂盐加入到有机溶剂中混合均匀制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

[0060] 需要说明的是，混合过程中，锂盐的添加速度为1.8kg/min左右，添加温度为-2℃左右，从而保证制成的电解液的酸度在0.02mg/g以下。

[0061] 使用本实施例的电解液制成的高镍811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。通过注射器抽气法观察，与现有技术相比，高温循环过程中的产气量显著减少；采用充放电测试柜测试电池容量、电压平台，并结合电池质量，计算出电池的能量密度可达到276Wh/kg；通过恒流循环性能测试，1C倍率下，常温循环1200周，容量保持率达93.28％，高温55℃循环600周，容量保持率达78.81％；高温60℃搁置30天不胀气，高温60℃搁置46天不起皮。

[0062] 实施例5

[0063] 本发明实施例五提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂80份、锂盐10份和添加剂4份。

[0064] 需要说明的是，本实施例中，有机溶剂是由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯混合制成的。混合前需要对碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别进行纯化处理，并利用分子筛吸附作用，将水分含量控制在5ppm以下，然后将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯在压力为0.05MPa的条件下，按质量比为1:2:1进行均匀混合。制成的有机溶剂中的水分含量要控制在6ppm以下。

[0065] 锂盐是由六氟磷酸锂和二氟磷酸锂按质量比9：1混合均匀制成。

[0066] 添加剂是由1,1-二氯乙烯和甲醇按质量比4.6：1混合均匀后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

[0067] 本实施例的改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法如下：

[0068] 按上述配比的重量份先将有机溶剂加入到反应釜内，然后再将锂盐加入到有机溶剂中混合均匀制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

[0069] 需要说明的是，混合过程中，锂盐的添加速度为1.6kg/min左右，添加温度为3℃左右，从而保证制成的电解液的酸度在0.02mg/g以下。

[0070] 使用本实施例的电解液制成的高镍811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。通过注射器抽气法观察，与现有技术相比，高温循环过程中的产气量显著减少；采用充放电测试柜测试电池容量、电压平台，并结合电池质量，计算出电池的能量密度可达到271Wh/kg；通过恒流循环性能测试，1C倍率下，常温循环1200周，容量保持率达91.35％，高温55℃循环600周，容量保持率达76.20％；60℃高温搁置30天不胀气，60℃高温搁置45天不起皮。

[0071] 实施例6

[0072] 本发明实施例六提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂88份、锂盐18份和添加剂3.5份。

[0073] 需要说明的是，本实施例中，有机溶剂是由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯混合制成的。混合前需要对碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别进行纯化处理，并利用分子筛吸附作用，将水分含量控制在5ppm以下，然后将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯在压力为0.08MPa的条件下，按质量比为1:2:1进行均匀混合。制成的有机溶剂中的水分含量要控制在6ppm以下。

[0074] 锂盐是由六氟磷酸锂和二氟磷酸锂按质量比9：1混合均匀制成。

[0075] 添加剂是由1,1-二氯乙烯和甲醇按质量比4.6：1混合均匀后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

[0076] 本实施例的改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法如下：

[0077] 按上述配比的重量份先将有机溶剂加入到反应釜内，然后再将锂盐加入到有机溶剂中混合均匀制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

[0078] 需要说明的是，混合过程中，锂盐的添加速度为2kg/min左右，添加温度为-3℃左右，从而保证制成的电解液的酸度在0.02mg/g以下。

[0079] 使用本实施例的电解液制成的高镍811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。通过注射器抽气法观察，与现有技术相比，高温循环过程中的产气量显著减少；采用充放电测试柜测试电池容量、电压平台，并结合电池质量，计算出电池的能量密度可达到280Wh/kg；通过恒流循环性能测试，1C倍率下，常温循环1200周，容量保持率达95.81％，高温55℃循环600周，容量保持率达80.09％；60℃高温搁置30天不胀气，60℃高温搁置48天不起皮。

[0080] 实施例7

[0081] 本发明实施例六提供了一种改善高镍811材料高温循环产气的电解液，主要由以下重量份配比的组分制成：有机溶剂82份、锂盐13份和添加剂2份。

[0082] 需要说明的是，本实施例中，有机溶剂是由碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯混合制成的。混合前需要对碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯分别进行纯化处理，并利用分子筛吸附作用，将水分含量控制在5ppm以下，然后将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸乙烯酯在压力为0.08MPa的条件下，按质量比为1:2:1进行均匀混合。制成的有机溶剂中的水分含量要控制在6ppm以下。

[0083] 锂盐是由六氟磷酸锂和二氟磷酸锂按质量比9：1混合均匀制成。

[0084] 添加剂是由1,1-二氯乙烯和甲醇按质量比4.6：1混合均匀后经过磺化、酯化、环化及消去反应制成。

[0085] 本实施例的改善高镍811材料高温循环产气的电解液的制备方法如下：

[0086] 按上述配比的重量份先将有机溶剂加入到反应釜内，然后再将锂盐加入到有机溶剂中混合均匀制成混合液A，然后再将添加剂加入到混合液A中，并搅拌均匀，从而制成电解液。

[0087] 需要说明的是，混合过程中，锂盐的添加速度为1.5kg/min左右，添加温度为5℃左右，从而保证制成的电解液的酸度在0.02mg/g以下。

[0088] 使用本实施例的电解液制成的高镍811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。通过注射器抽气法观察，与现有技术相比，高温循环过程中的产气量显著减少；采用充放电测试柜测试电池容量、电压平台，并结合电池质量，计算出电池的能量密度可达到275Wh/kg；通过恒流循环性能测试，1C倍率下，常温循环1200周，容量保持率达92.98％，高温55℃循环600周，容量保持率达78.78％；60℃高温搁置30天不胀气，60℃高温搁置46天不起皮。

[0089] 本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。