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。
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。