一种用于高镍三元锂电池的电解液及其制备方法和高镍三元锂电池与流程

1.本发明涉及电池材料技术领域，尤其是涉及一种用于高镍三元锂电池的电解液及其制备方法和高镍三元锂电池。


背景技术：

2.锂离子电池(libs)因具有能量密度高、循环寿命长、工作电压稳定以及环境友好等优点得到了广泛的研究，并成功应用于便携式消费电子产品、新能源汽车以及存储系统等诸多领域。随着锂离子电池在新能源汽车领域应用逐步扩大，续航里程成为制新能源汽车发展的关键因素，提高锂离子电池的能量密度是解决续航焦虑的有效途径，高镍三元层状材料具有比容量高、成本低及安全性相对较好等优点，被认为是最具前景的高比能锂离子电池正极材料之一。其中li[ni
1-x-y
co
x
mny]o2(ncm)和li[ni
1-x-y
co
x
aly]o2(nca)正极材料凭借其低成本、高比容量等优点长期以来被认为是电动汽车的候选正极材料。研究发现，提高ncm和nca三元正极材料放电容量的关键在于提高镍含量的占比，但是过高镍含量会降低正极材料的循环稳定性，尤其是镍含量超过80％的高镍三元层状正极材料在循环过程中由于各向异性体积变化引起的机械应力会导致材料内部产生微裂纹，一方面增大了电极活性材料和电解质之间的接触面积引起副反应，另一方面高氧化态的ni
4+
会在正极材料的微裂纹表面生成类ni-o化合物，从而导致正极材料在循环过程中稳定性以及倍率性能明显降低。当高镍三元电池在较高电压下工作时，这些失效模式会变得更加严重。因此，高镍三元电池提高容量依赖于电解液的阳极稳定性和固体电解质界面膜(sei)的稳定性。因此，迫切需要设计工作良好的电解液，以实现高镍三元电池的高能量密度和高可靠性。
[0003]
在锂盐标准浓度为1.0m的lipf6和碳酸乙烯酯(ec)基传统有机电解液上使用少量功能添加剂，是一种实用而经济的提高循环寿命的方法，而且电解液的主要性能几乎没有改变。仅采用一种添加剂可能是理想的，但很难在所有添加剂中获得满意的电化学性能。多种添加剂的使用是一个很有前途的选择，可以带来这些添加剂的协同效应，提高综合性能。尽管这些方法有助于提高某些范围内的高压稳定性，但克服高镍三元电池的有限容量和有限性能的挑战仍然存在。
[0004]
因此，研发一种用于高镍三元锂电池的电解液以提高锂离子电池的容量和性能势在必行。


技术实现要素：

[0005]
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种用于高镍三元锂电池的电解液，能够有效提高电解液的负极稳定性，减轻电池的失效模式，提高锂离子电池的容量和性能。
[0006]
本发明的第二方面，提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法。
[0007]
本发明的第三方面，提供了一种包括上述用于高镍三元锂电池的电解液的高镍三
元锂电池。
[0008]
根据本发明的第一方面，提出了一种用于高镍三元锂电池的电解液，所述电解液的制备原料包括新型复合添加剂；
[0009]
所述新型复合添加剂包括硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中的至少两种。
[0010]
根据本发明第一方面实施例的，至少具有如下有益效果：
[0011]
本发明中以硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中的至少两种组成新型复合添加剂，可提高电解液的负极稳定性，减轻电池的失效模式，显著提高锂离子电池的容量和性能。
[0012]
本发明所述硼酸锂盐有助于在负极表面形成稳定的sei膜，提高li
+
的离子传导率；卤代酸酐类化合物有助于在负极材料表面形成光滑、无裂痕、稳定的sei膜，缓解金属的溶解；所述卤代烷基磷酸酯类化合物能够提高正极-电解液界面稳定性并在负极形成有机物。
[0013]
本发明通过硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中至少两种物质的协同效应在ncm811(或更高镍含量)电池正极和石墨负极表面生成了稳定的cei膜，可以通过缓解金属溶解显著提高锂离子电池的容量，同时降低阻抗，显著提高电池的循环性能，减轻高镍三元电池的失效模式。
[0014]
根据本发明的一些实施方式，所述新型复合添加剂占所述电解液的质量百分数为1～6％，例如可以是1％、1.5％、2％、3％、4％、5％、6％。
[0015]
根据本发明的一些实施方式，所述新型复合添加剂占所述电解液的质量百分数为1.5～3％。
[0016]
根据本发明的一些实施方式，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0～2)：(0～2)：(0～2)；其中，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中，至少有两种质量不为0。
[0017]
根据本发明的一些实施方式，当所述新型复合添加剂由硼酸锂盐和卤代酸酐类化合物组成时，所述硼酸锂盐和卤代酸酐类化合物的质量比为(0.5～2)：(0.5～2)。
[0018]
根据本发明的一些实施方式，所述新型复合添加剂由硼酸锂盐和卤代烷基磷酸酯类化合物组成时，所述酸锂盐和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0.5～2)：(0.5～2)。
[0019]
根据本发明的一些实施方式，所述新型复合添加剂由卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物组成时，所述卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0.5～2)：(0.5～2)。
[0020]
根据本发明的一些实施方式，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0.5～1)，例如可以是为1：1：1。
[0021]
根据本发明的一些实施方式，当所述新型复合添加剂包括所述硼酸锂盐时，所述硼酸锂盐占所述电解液的质量百分数为0.5～2％。
[0022]
根据本发明的一些实施方式，当所述新型复合添加剂包括所述卤代酸酐类化合物时，所述卤代酸酐类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％。
[0023]
根据本发明的一些实施方式，当所述新型复合添加剂包括所述卤代烷基磷酸酯类化合物时，所述卤代烷基磷酸酯类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％。
[0024]
根据本发明的一些实施方式，当所述新型复合添加剂由硼酸锂盐和卤代酸酐类化合物组成时，所述硼酸锂盐占所述电解液的质量百分数比例为0.5～2％，例如可以是0.5％、1％、2％；所述卤代酸酐类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％，例如可以是0.5％、1％、2％。
[0025]
根据本发明的一些实施方式，所述新型复合添加剂由硼酸锂盐和卤代烷基磷酸酯类化合物组成时，所述硼酸锂盐占所述电解液的质量百分数为0.5～2％；所述卤代烷基磷酸酯类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％，例如可以是0.5％、1％、2％。
[0026]
根据本发明的一些实施方式，所述新型复合添加剂由卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物组成时，所述卤代酸酐类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％；所述卤代烷基磷酸酯类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％，例如可以是0.5％、1％、2％。
[0027]
根据本发明的一些实施方式，所述新型复合添加剂由硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物组成时，所述硼酸锂盐占所述电解液的质量百分数为0.5～2％；所述卤代酸酐类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％；所述卤代烷基磷酸酯类化合物占所述电解液的质量百分数为0.5～2％，例如可以是0.5％、1％、2％。
[0028]
根据本发明的一些实施方式，所述硼酸锂盐包括双草酸硼酸锂(libob)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)、四氟硼酸锂(libf4)中的至少一种。
[0029]
优选地，所述硼酸锂盐为双草酸硼酸锂(cas：244761-29-3)。
[0030]
根据本发明的一些实施方式，所述硼酸锂盐的结构式如ⅰ所示(以双草酸硼酸锂为例)：
[0031][0032]
硼酸锂盐有助于在负极表面形成稳定的sei膜，提高li
+
的离子传导率。
[0033]
根据本发明的一些实施方式，所述卤代酸酐类化合物包括全氟丁酸酐(hfaa)、六氟戊二酸酐(hfa)、九氟丁基黄酸酐中的至少一种。
[0034]
优选地，所述卤代酸酐类化合物为六氟戊二酸酐(cas：：376-68-1)。
[0035]
根据本发明的一些实施方式，所述卤代酸酐类化合物的结构式如ⅱ所示(以六氟戊二酸酐为例)：
[0036][0037]
卤代酸酐类化合物通过吸电子的卤素原子取代h原子，，将大大降低homo能级(最
高占据分子轨道)，并提高高压稳定性。
[0038]
根据本发明的一些实施方式，所述卤代烷基磷酸酯类化合物包括双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯、三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯、三(2,2,-二氟乙基)磷酸酯中的至少一种。
[0039]
优选地，所述卤代烷基磷酸酯类化合物为双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯(cas：757-95-9)。
[0040]
根据本发明的一些实施方式，所述卤代烷基磷酸酯类化合物的结构式如ⅲ所示(以双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯为例)：
[0041][0042]
卤代烷基磷酸酯类化合物作为阻燃添加剂，可以提高电解液在高温下的性能，并起到除酸的作用，用吸电子卤代烃基团对其卤化可增强电解液在高压下的负极稳定性。
[0043]
根据本发明的一些实施方式，所述用于高镍三元锂电池的电解液的制备原料还包括其他成膜添加剂。
[0044]
根据本发明的一些实施方式，所述用于高镍三元锂电池的电解液的制备原料还包括锂盐和有机溶剂。
[0045]
根据本发明的一些实施方式，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂和双三氟甲基磺酰亚胺锂中的至少一种。
[0046]
优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。
[0047]
优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂(lipf
6 cas：21324-40-3)。
[0048]
六氟磷酸锂是目前唯一的主盐，其他锂盐主要是作为添加剂使用。
[0049]
根据本发明的一些实施方式，所述锂盐占用于高镍三元锂电池的电解液的质量百分数为12.5～15％。
[0050]
优选地，所述锂盐占用于高镍三元锂电池的电解液的质量百分数为13％。
[0051]
六氟磷酸锂是目前唯一的电解液锂盐主盐，在锂离子电池中起到传导锂离子的作用，其他锂盐主要是作为添加剂使用。
[0052]
根据本发明的一些实施方式，所述有机溶剂包括碳酸酯类化合物和羧酸酯类化合物中的至少一种。
[0053]
根据本发明的一些实施方式，所述碳酸脂类化合物包括碳酸丙烯酯(ec)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙脂(emc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸乙烯酯(ec)中的至少一种。
[0054]
优选地，所述碳酸脂类化合物包括碳酸丙烯酯(ec)、碳酸甲乙脂(emc)和碳酸二乙酯(dec)中的至少一种。
[0055]
根据本发明的一些实施方式，所述羧酸脂类化合物包括乙酸甲酯(ma)、乙酸乙酯(ea)、乙酸丙酯(pa)、丙酸甲酯(mp)、丙酸乙酯(ep)、丙酸丙酯(pp)中的至少一种。
[0056]
根据本发明的一些实施方式，所述有机溶剂占用于高镍三元锂电池的电解液的质量百分数为78％～86％，例如可以是79.5％、81.5％、82.5％、83.5％、84％、84.5％、
85.5％。
[0057]
根据本发明的一些实施方式，所述有机溶剂为碳酸丙烯酯(ec)、碳酸甲乙脂(emc)和碳酸二乙酯(dec)的混合。
[0058]
根据本发明的一些实施方式，所述碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙脂(emc)和碳酸二乙酯(dec)中的质量比为(0.29～0.33)：(0.41～0.43)：(0.26～0.28)，例如可以是为0.31：0.42：0.27、0.30：0.40：0.28、0.32：0.41：0.26。
[0059]
其中，本发明中所述有机溶剂之间的质量比对电池性能的影响不大。
[0060]
根据本发明的一些实施方式，以占所述电解液的质量百分数计，所述电解液的制备原料还包括以下组分：0.5％～3％成膜添加剂，例如可以是0.5％、1％、2％、3％。
[0061]
根据本发明的一些实施方式，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、碳酸乙烯亚乙酯(vec)、1,3-丙烷磺内酯(ps)和丙烯腈中的至少一种。
[0062]
优选地，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯(vc)。
[0063]
根据本发明的第二方面，提出了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0064]
将所述用于高镍三元锂电池的电解液的制备原料混合即得。
[0065]
优选地，在所述用于高镍三元锂电池的电解液的制备原料包括新型复合添加剂、锂盐、有机溶剂和其他成膜添加剂时，所述制备方法包括以下步骤：
[0066]
将所述锂盐溶于所述有机溶剂中，再加入所述其他成膜添加剂和新型复合添加剂混合，即可得电解液。
[0067]
根据本发明的一些实施方式，所述制备方法的各步骤在惰性气氛下进行。
[0068]
优选地，所述惰性气氛包括氩气和氦气中的至少一种。
[0069]
更优选地，所述惰性气氛为氩气。
[0070]
根据本发明的一些实施方式，所述惰性气氛的环境指标包括h2o≤1ppm，o2≤1ppm。
[0071]
本发明的第三方面提供了一种高镍三元锂电池，其制备原料包括上述的用于高镍三元锂电池的电解液。
[0072]
根据本发明的一些实施方式，所述高镍三元锂电池的正极材料为lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2和lini
0.82
co
0.11
mn
0.07
o2中的至少一种。
[0073]
优选地，所述高镍三元锂电池的正极材料为lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2。
[0074]
根据本发明的一些实施方式，所述高镍三元锂电池的充电截止电压为4.2～4.5v。
[0075]
优选地，所述高镍三元锂电池的充电截止电压为4.45v。
[0076]
所述高镍三元锂电池的正极材料中镍占过渡金属的摩尔百分数≥80％。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
[0077]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0078]
图1是本发明实施例与对比例在常温1c循环500周和高温45℃、高倍率2c循环500周的容量保持率对比图。
具体实施方式
[0079]
以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
[0080]
本发明实施例中所用的制备原料：
[0081]
ec：cas：96-49-1；
[0082]
emc：cas：623-53-0；
[0083]
dec：cas：105-58-8；
[0084]
vc：cas：872-36-6；
[0085]
实施例1
[0086]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0087][0088]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.31：0.42：0.27。
[0089]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0090]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0091]
实施例2
[0092]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0093][0094]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.30：0.40：0.28。
[0095]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0096]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和
dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0097]
实施例3
[0098]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0099][0100]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0101]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0102]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0103]
实施例4
[0104]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0105][0106]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0107]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0108]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0109]
实施例5
[0110]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0111]
[0112][0113]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0114]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0115]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0116]
实施例6
[0117]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0118][0119]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.31：0.42：0.27。
[0120]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0121]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0122]
实施例7
[0123]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0124][0125]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.30：0.40：0.28。
[0126]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0127]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和双(2,2,2-三氟乙基)甲基
磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0128]
实施例8
[0129]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0130][0131]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0132]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0133]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0134]
实施例9
[0135]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0136][0137]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0138]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0139]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0140]
实施例10
[0141]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0142][0143][0144]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0145]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0146]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0147]
实施例11
[0148]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0149][0150]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.31：0.42：0.27。
[0151]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0152]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和hfa，搅拌均匀即可得电解液。
[0153]
实施例12
[0154]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0155][0156]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.30：0.40：0.28。
[0157]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步
骤：
[0158]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和hfa，搅拌均匀即可得电解液。
[0159]
实施例13
[0160]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0161][0162]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0163]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0164]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和hfa，搅拌均匀即可得电解液。
[0165]
实施例14
[0166]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0167][0168]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0169]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0170]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和hfa，搅拌均匀即可得电解液。
[0171]
实施例15
[0172]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0173][0174]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.32：0.41：0.26。
[0175]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0176]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob和hfa，搅拌均匀即可得电解液。
[0177]
实施例16
[0178]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0179][0180]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.31：0.42：0.27。
[0181]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0182]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0183]
实施例17
[0184]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0185][0186]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.31：0.42：0.27。
[0187]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0188]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0189]
实施例18
[0190]
本实施例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，以质量百分数计，包括以下组分：
[0191][0192]
其中，有机溶剂为ec、emc和dec，ec、emc和dec的质量比为0.31：0.42：0.27。
[0193]
本实施例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0194]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc、libob、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯，搅拌均匀即可得电解液。
[0195]
对比例1
[0196]
本对比例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，与实施例1的区别在于，未添加新型复合添加剂。
[0197]
对比例2
[0198]
本对比例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，与实施例1的区别在于，所述新型添加剂只添加libob。
[0199]
对比例3
[0200]
本对比例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，与实施例1的区别在于，所述新型添加剂只添加hfa。
[0201]
对比例4
[0202]
本对比例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，与实施例1的区别在于，所述新型添加剂只添加双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯。
[0203]
对比例5
[0204]
本对比例提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液，与实施例17的区别在于，将新型复合添加剂中的硼酸锂盐替换为双氟磺酰亚胺锂。
[0205]
本对比例还提供了一种用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，包括以下步骤：
[0206]
在室温下，在氩气氛围，环境指标为h2o≤1ppm，o2≤1ppm的手套箱中，将ec、emc和dec混合均匀后，加入lipf6溶解并搅拌均匀，再加入vc，搅拌均匀即可得电解液。
[0207]
测试例
[0208]
(一)电池循环性能测试
[0209]
制备一种软包电池以评价电解液的电化学性能以及对高镍三元锂离子电池(ncm811)失效模式的分析，选取lini
0.8
co
0.1
mn
0.1
o2(美达瑞a91型号的ncm811)为正极材料，人造石墨为负极材料。
[0210]
常温循环性能测试条件为温度为25℃，起始电压为3.2v，在4.45v电压范围内，以1c倍率进行充放电循环，循环500周后记录电池容量保持率作为对比；高温、高倍率条件下的循环性能测试条件是在温度为45℃，起始电压为3.2v，电位在4.45v电压范围内，以2c倍率进行充放电循环300周记录电池容量保持率作为对比，具体的结果如图1所示。
[0211]
以下表格中所列质量分数为各组分在电解液中的质量百分数。
[0212]
表1不同新型复合添加剂组分对电池循环性能影响结果
[0213]
[0214][0215]
根据表1的实验数据表明，对比例1未添加libob、hfaa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯在常温循环下的容量保持率为52％，在高温高倍率下的循环保持率仅有43％；而从对比例2、对比例3、对比例4在常温循环以及高温、高倍率下的循环保持率可以看出，单一添加剂对电池循环性能的改善作用有限；从对比例5与实施例17可以看出，其他种类锂盐的加入对电池的循环性能不具有明显的改善作用，同时结合实施例2可以看出，其他种类锂盐的锂盐会抑制hfaa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯结合带来的改善作用，从而导致容量保持率反而降低。
[0216]
实施例17在常温循环下的容量保持率最高92.4％，高温高倍率下的循环保持率最高可以达到83.6％；而实施例18随着libob、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯在电解液中含量的增加，电池的容量保持率反而下降，这是由于libob、hfa和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯在电解液中含量的增加，负极表面形成的sei膜增厚，阻抗增大，从而导致容量保持率降低；通过实施例2、实施例7、实施例12以及实施例17的数据对比可以看出，新型复合添加剂的配比在libob 1wt％、hfa1wt％和双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯1wt％时，电池在常温和高温、高倍率下循环的容量保持率最高。这是由于电解液中的libob有助于在负极表面形成稳定的sei膜，提高li
+
的离子传导率；hfa有助于在负极材料表面形成光滑、无裂纹、稳定的sei膜，缓解金属的溶解，双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯能够提高正极-电解液界面稳定性并在负极形成有机物；libob、hfa与双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯的协同效应在ncm811正极和石墨负极表面生成了稳定的sei膜，可以通过缓解金属溶解来改善电池容量的保持，同时降低阻抗，显著提高电池的循环性能，减轻高镍三元电池的失效模式。
[0217]
上面对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变
化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

技术特征：
1.一种用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述电解液的制备原料包括新型复合添加剂；所述新型复合添加剂包括硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中的至少两种。2.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述新型复合添加剂占所述电解液的质量百分数为1～6％。3.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0～2)：(0～2)：(0～2)；其中，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中，至少有两种质量不为0。4.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物的质量比为(0.5～1)：(0.5～1)：(0.5～1)。5.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述硼酸锂盐包括双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、四氟硼酸锂中的至少一种。6.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述卤代酸酐类化合物包括全氟丁酸酐、六氟戊二酸酐和九氟丁基黄酸酐中的至少一种。7.根据权利要求1所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，所述卤代烷基磷酸酯类化合物包括双(2,2,2-三氟乙基)甲基磷酸酯、三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯、三(2,2,-二氟乙基)磷酸酯中的至少一种。8.根据权利要求1～7任一项所述的用于高镍三元锂电池的电解液，其特征在于，以占所述电解液的质量百分数计，所述电解液的制备原料还包括以下组分：0.5％～3％成膜添加剂。9.一种如1～8任一项所述的用于高镍三元锂电池的电解液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括将用于高镍三元锂电池的电解液的制备原料混合。10.一种高镍三元锂电池，其特征在于，所述高镍三元锂电池的制备原料包括如权利要求1～8任一项所述的用于高镍三元锂电池的电解液。

技术总结
本发明公开了一种用于高镍三元锂电池的电解液及其制备方法和高镍三元锂电池，属于电池材料技术领域。本发明所述电解液的制备原料包括新型复合添加剂；所述新型复合添加剂包括硼酸锂盐、卤代酸酐类化合物和卤代烷基磷酸酯类化合物中的至少两种。本发明还提供所述电解液的制备方法，以及包括所述电解液的高镍三元锂电池。本发明所述电解液能够有效高电解液的负极稳定性，减轻高镍三元锂电池的失效模式，提高锂离子电池的容量和循环性能。提高锂离子电池的容量和循环性能。


技术研发人员：孔东波 邵俊华 张勇来 王亚洲 韩飞 宋东亮 邓小梅 李渠成 张利娟 李海杰 施艳霞 司雅楠 郭飞 闫志卫 王郝为 闫国锋
受保护的技术使用者：湖南法恩莱特新能源科技有限公司
技术研发日：2023.05.06
技术公布日：2023/9/20