一种锂离子电池电解液及其应用

allin2025-04-13  107


本申请涉及锂离子电池,具体涉及一种锂离子电池电解液及其应用。


背景技术:

1、锂离子电池作为一种重要的储能技术,在日常生活中发挥着越来越重要的作用。licoo2由于其优异的体积能量密度,是当前消费电子产品锂离子电池中的主要正极材料。但是,当licoo2电池的工作截止电压从目前的商业市场主要采用的4.45v提高到4.5v及以上时,licoo2的嵌脱锂量将增加,licoo2的理论容量和能量密度将大幅提高。然而,在如此高的截止电压(≥4.5v)下,钴酸锂内部层状结构的稳定性和阴极固体电解质(cei)膜将遭到严重的破坏。首先,在循环过程中,由于晶体内应力积累和晶体滑移,钴酸锂会产生剧烈的体积变化和颗粒裂纹。其次,在电荷平衡的前提下,co的价态在脱嵌过程中被抬升,co的3d-t2g轨道和o2p轨道的重叠导致晶格o在高电荷态的价升高,从而触发晶格co和o同时从钴酸锂中逸出,从而导致层状结构的坍塌。此外,cei膜的不稳定和电解液的氧化分解加剧了钴酸锂表面结构的腐蚀。

2、现有技术往往考虑对电解液进行改进,使其在阳极上形成固体电解质(sei)膜,从而防止锂枝晶和死锂的产生,目前用于阳极的成膜添加剂主要采用氟碳酸乙烯和丁二酸酐等,但这些改进都只能在阳极上形成sei膜,无法同时在阴极上也形成cei膜,所以难以满足4.5v+高电压钴酸锂离子电池的需求。


技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述不足,本申请的目的在于提供一种锂离子电池电解液及其应用,以解决现有技术钴酸锂离子电池在4.5v及以上高压下循环稳定性差的问题。

2、为了解决上述技术问题,本申请采用如下技术方案:

3、一种锂离子电池电解液,所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂;其中,所述添加剂为硒氰酸酯化合物,所述硒氰酸酯化合物为r-secn或者对二甲苯硒氰酸酯,其中,r为苯基或苄基;按照所述电解液总质量计算,所述添加剂的添加量为0.1~2.0wt%。

4、优选地,当硒氰酸酯化合物为r-secn时,所述添加剂为硒氰酸苯酯或者硒氰酸苄酯中的一种。

5、优选地,所述锂盐为lipf6、libf4、liclo4、libob、liodfb、lipf2o2、litfsi以及lic(cf3so2)3中的一种或多种混合。

6、优选地,按照所述电解液总质量计算,电解液中锂盐的摩尔浓度为0.8~2mol/l。

7、优选地,所述有机溶剂为碳酸酯类溶剂或羧酸酯类溶剂中的至少一种。

8、优选地,所述碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种混合。

9、优选地,所述羧酸酯类溶剂选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯中的一种或多种。

10、本申请提供了一种锂离子电池电解液的应用,上述电解液用于制备锂离子电池。

11、优选地,所述锂离子电池为锂离子二次电池,该电池包括正极、负极、隔膜以及所述电解液。

12、优选地,所述正极中的活性材料为钴酸锂,所述负极中的活性材料选自人造石墨、天然石墨、钛酸锂、硅碳复合材料或氧化亚硅中的任意一种。

13、与现有技术相比,本申请具有如下有益效果:

14、本申请对钴酸锂离子电池的电解液进行了深入研究,发现向电解液中加入硒氰酸酯化合物后,该化合物的-se基团在化成阶段,能够同时参与并构建稳定致密的阳极固体电解质界面(sei)膜和阴极固体电解质界面(cei)膜;-r基团,由于π-π共轭作用容易吸附在石墨负极表面,有利于固体电解质界面膜的形成;-cn基团由于对钴离子具有强络合作用,能够阻碍正极钴离子的溶出对电解液氧化分解的催化作用;故,在电解液中加入该添加剂,能够有效改善锂离子电池在高电压下的循环稳定性能。



技术特征:

1.一种锂离子电池电解液,其特征在于,所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂;其中,所述添加剂为硒氰酸酯化合物,所述硒氰酸酯化合物为r-secn或者对二甲苯硒氰酸酯,其中,r为苯基或苄基;按照所述电解液总质量计算,所述添加剂的添加量为0.1~2.0wt%。

2.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,当硒氰酸酯化合物为r-secn时,所述添加剂为硒氰酸苯酯或者硒氰酸苄酯中的一种。

3.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,所述锂盐为lipf6、libf4、liclo4、libob、liodfb、lipf2o2、litfsi以及lic(cf3so2)3中的一种或多种混合。

4.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,按照所述电解液总质量计算,电解液中锂盐的摩尔浓度为0.8~2mol/l。

5.根据权利要求1所述电解液,其特征在于,所述有机溶剂为碳酸酯类溶剂或羧酸酯类溶剂中的至少一种。

6.根据权利要求5所述电解液,其特征在于,所述碳酸酯类溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或多种混合。

7.根据权利要求5所述电解液,其特征在于,所述羧酸酯类溶剂选自乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯中的一种或多种。

8.一种锂离子电池电解液的应用,其特征在于,权利要求1~7任意所述电解液用于制备锂离子电池。

9.根据权利要求8所述应用,其特征在于,所述锂离子电池为锂离子二次电池,该电池包括正极、负极、隔膜以及所述电解液。

10.根据权利要求9所述应用,其特征在于,所述正极中的活性材料为钴酸锂,所述负极中的活性材料选自人造石墨、天然石墨、钛酸锂、硅碳复合材料或氧化亚硅中的任意一种。


技术总结
本申请公开了一种锂离子电池电解液及其应用,所述电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂;其中,所述添加剂为硒氰酸酯化合物,所述硒氰酸酯化合物为R‑SeCN或者对二甲苯硒氰酸酯,其中,R为苯基或苄基;按照所述电解液总质量计算,所述添加剂的添加量为0.1~2.0wt%。本申请发现所述添加剂能够同时参与并构建稳定致密的阳极固体电解质界面(SEI)膜和阴极固体电解质界面(CEI)膜,从而有效改善锂离子电池在高电压下的循环稳定性能。

技术研发人员:乔校畅,余明洋
受保护的技术使用者:东莞理工学院
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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