一种锂离子电池电解液及其应用的制作方法

本申请属于锂电池领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液及其应用。

背景技术：

1、随着电动汽车和便携式电子设备的普及，锂离子电池作为一种高能量密度的能量存储装置变得越来越重要。然而，电池的性能、寿命和安全性受到电解液的影响。因此，研究电解液和相应的化成方法至关重要。电解液是锂离子电池的核心组成部分之一，它不仅作为离子传导介质，还影响电池的性能。优质的电解液应具备良好的导电性、化学稳定性和环境友好性，这有助于提高电池的能量密度、循环寿命和安全性。化成是电池制造过程中的关键步骤，在这一步骤中，电池首次注入电解液，形成固体电解质界面膜(sei膜)。sei膜的形成对电池性能至关重要，用于防止电解液和锂离子的不可逆消耗，同时保护电极材料。

2、目前，商用锂离子电池制造过程一般包括第一次注液、化成、第二次注液等工序，且第一次注液与第二次注液所使用的电解液通常具有相同的组分。近年来，随着市场对于锂离子电池各项电性能和安全性能的需求水涨船高，行业内开始分别调节第一次注液与第二次注液所用电解液配方，达到在控制成本的情况下最大化提升电芯性能的效果。而化成作为与电解液发挥作用效果息息相关的工序，也需要进行相应的工艺改进。

3、因此，深入研究锂离子电池电解液和化成方法对于推动电池技术的发展、提高电池性能以及实现可持续能源存储至关重要。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术存在的缺陷，本申请提供了一种锂离子电池电解液及其应用。

2、本申请的第一个目的在于提供一种锂离子电池电解液，锂离子电池电解液包括电解液a和电解液b；

3、电解液a包括有机溶剂和添加剂a；

4、电解液b包括锂盐、有机溶剂和辅助添加剂b；

5、其中，添加剂a为硅烷类化合物。

6、进一步地，硅烷类化合物的结构式如下：

7、

8、其中，r1、r2、r3、r4、r5、r6和r7中，r4、r5、r6和r7至少有一个为氟原子，剩余的r1、r2、r3、r4、r5、r6和r7分别表示含1-6个碳原子的烷基或烷氧基和/或含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基。

9、进一步地，硅烷类化合物的结构式如下：

10、

11、进一步地，电解液a中，有机溶剂占电解液a总质量的90％-99.9％，添加剂a占电解液a总质量比0.1％-10％。

12、进一步地，电解液a中，添加剂a占电解液a总质量比0.5％-1％。

13、进一步地，电解液b中,锂盐占电解液b总质量的8％-20％，有机溶剂占电解液b总质量的70％-91.9％，添加剂b占电解液b总质量的0.1％-10％。

14、进一步地，有机溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯或丙酸丙酯中的一种或多种。

15、进一步地，锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂或双三氟磺酰亚胺锂中的一种或多种。

16、进一步地，添加剂b包括碳酸亚乙烯酯、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、硫酸乙烯酯、环状硫酸酯、环状亚硫酸酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯或氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。

17、本申请的第二个目的在于提供一种锂离子电池电解液的应用，其特征在于，利用权利要求1-9任意一项的锂离子电池电解液制备锂离子电池、锂离子电池组或锂离子电池包。

18、进一步地，利用锂离子电池电解液制备锂离子电池的步骤包括：

19、利用电解液a进行第一次注液，得到一次注液电芯；

20、对一次注液电芯进行第一次化成，得到一次化成电芯；

21、利用对电解液b对一次化成电芯进行第二次注液，得到二次注液电芯；

22、对二次注液电芯进行第二次化成，得到锂离子电池。

23、进一步地，第一次化成采用恒压充电的方式，第二次化成采用恒流充电的方式完成。

24、进一步地，第一次化成的时间为1-20h，化成温度为15-50℃。

25、进一步地，第一次化成的时间为12h，化成温度为45℃，电压为当前体系的电压上限。

26、本申请的技术效果和优点：

27、1、本申请采用两次化成的方法制备锂电池，对比使用一次化成方法的软包电池，具有更高的容量、首次效率、循环容量保持率和存储容量保持率，同时具有更低的初始阻抗和阻抗增长率。

28、2、本申请的第一次注液所使用的电解液a只包含有机溶剂和一种氰基硅烷类添加剂a，并采用恒压充电的方式完成第一次化成，可以在负极和正极材料表面形成以无机锂盐为主的sei层，提高界面的离子电导率。

29、3、本申请的第二次注液中所使用的电解液b包含锂盐、有机溶剂和添加剂b，并采用恒流充电的方式完成第二次化成，可以在原有sei基础上形成有机物框架，巩固sei结构。

30、4、本申请对电解液a中添加剂a的添加量、过对第一次注液时电解液a的用量、第一次化成的电压值、第一次化成的充电时间进行优选，从而确保对电池电性能的改善效果最优。

31、本申请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，或者通过实施本申请而了解。本申请的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂离子电池电解液包括电解液a和电解液b；

2.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液a中，有机溶剂占电解液a总质量的90％-99.9％，添加剂a占电解液a总质量比0.1％-10％。

5.根据权利要求3所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液a中，添加剂a占电解液a总质量比0.5％-1％。

6.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解液b中,锂盐占电解液b总质量的8％-20％，有机溶剂占电解液b总质量的70％-91.9％，添加剂b占电解液b总质量的0.1％-10％。

7.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸丁烯酯、碳酸二乙酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯或丙酸丙酯中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂或双三氟磺酰亚胺锂中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的一种锂离子电池电解液，其特征在于，所述添加剂b包括碳酸亚乙烯酯、二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、硫酸乙烯酯、环状硫酸酯、环状亚硫酸酯、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯或氟代碳酸乙烯酯中的一种或多种。

10.一种锂离子电池电解液的应用，其特征在于，利用权利要求1-9任意一项所述的锂离子电池电解液制备锂离子电池、锂离子电池组或锂离子电池包。

11.根据权利要求10所述的一种锂离子电池电解液的应用，其特征在于，利用所述锂离子电池电解液制备锂离子电池的步骤包括：

12.根据权利要求11所述的一种锂离子电池电解液的应用，其特征在于，所述第一次化成采用恒压充电的方式，所述第二次化成采用恒流充电的方式完成。

13.根据权利要求12所述的一种锂离子电池电解液的应用，其特征在于，所述第一次化成的时间为1-20h，化成温度为15-50℃。

14.根据权利要求13所述的一种锂离子电池电解液的应用，其特征在于，所述第一次化成的时间为12h，化成温度为45℃，电压为当前体系的电压上限。

技术总结
本申请属于锂电池领域，公开了一种锂离子电池电解液及其应用，包括电解液A和电解液B；电解液A包括有机溶剂和添加剂A；电解液B包括锂盐、有机溶剂和辅助添加剂B；其中，添加剂A为硅烷类化合物。本申请通过提供一种全新组分的电解液A和电解液B，并针对性的设计了一种二次化成的锂离子电池制备工艺，在锂离子电池中形成以无极组分为主的SEI层，通过在第一次化成前加入特殊结构的添加剂A,增加SEI层中的氮化锂和氟化锂组分，进一步提高SEI层稳定性和离子导通速率,最终获得具有更高的容量、首次效率、循环容量保持率和存储容量保持率，同时具有更低的初始阻抗和阻抗增长率的锂离子电池。

技术研发人员：梁伟路,马云翔,梁大宇
受保护的技术使用者：合肥国轩高科动力能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23