本發(fā)明涉及電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電池電解液及其制備方法、鋰電池。

背景技術(shù)：

目前，鋰電池已廣泛應(yīng)用于電動工具、電動汽車、電網(wǎng)儲能等各種領(lǐng)域，市場除對其容量、內(nèi)阻、安全等常規(guī)性能重點(diǎn)關(guān)注之外，對其循環(huán)性能的要求也越來越高。循環(huán)性能是指測試樣品多次充放電循環(huán)之后的容量保持率，環(huán)境溫度在電池日常使用中隨處可見，與電池使用壽命息息相關(guān)。目前，技術(shù)人員主要通過材料改性、優(yōu)化工藝設(shè)計參數(shù)等諸多方式來改善此性能，有較大效果。但是隨著終端用電設(shè)備的耐久性不斷提高，以上改善循環(huán)性能的方式仍然不能完全滿足市場的需要，需進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種改善電池的循環(huán)性能的電池電解液及其制備方法，以及使用該電解液的鋰電池。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：提供一種電池電解液，包括原料及其質(zhì)量百分比如下：鋰鹽13-13.5％、添加劑1-8.5％，其余為三元有機(jī)溶劑；

所述添加劑包括碳酸亞乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、亞硫酸亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的兩種或以上。

優(yōu)選地，所述碳酸亞乙烯酯的質(zhì)量百分比為0.5-2％，所述亞硫酸丙烯酯的質(zhì)量百分比為0.5-2％，所述亞硫酸亞乙酯的質(zhì)量百分比為0.5-1.5％，所述氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量百分比為1-3％。

優(yōu)選地，所述鋰鹽為LiPF6和/或LiFSI。

優(yōu)選地，所述三元有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸二已酯、碳酸二甲酯中的一種或多種。

優(yōu)選地，所述三元有機(jī)溶劑中，碳酸乙烯酯、碳酸二已酯及碳酸二甲酯的質(zhì)量比例為3：2：5。

優(yōu)選地，所述電解液在水份含量小于1ppm、氧含量小于1ppm、真空度大于100pa的真空環(huán)境內(nèi)配制而成。

優(yōu)選地，所述真空環(huán)境為真空手套箱。

本發(fā)明還提供一種電池電解液的制備方法，包括如下步驟：

S1、按各原料的質(zhì)量百分比稱取鋰鹽、添加劑和三元有機(jī)溶劑；

S2、將三元有機(jī)溶劑冷凍后，依次加入鋰鹽和添加劑，混合獲得電解液；

步驟S1、S2均在水份含量小于1ppm、氧含量小于1ppm、真空度大于100pa的真空環(huán)境中進(jìn)行。

優(yōu)選地，步驟S1中，將所述三元有機(jī)溶劑在-10℃至10℃下冷凍至少30分鐘。

優(yōu)選地，以質(zhì)量百分比算，所述添加劑包括以下至少兩種：0.5-2％碳酸亞乙烯酯，0.5-2％亞硫酸丙烯酯，0.5-1.5％亞硫酸亞乙酯，1-3％氟代碳酸乙烯酯。

優(yōu)選地，所述三元有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸二已酯、碳酸二甲酯中的一種或多種。

本發(fā)明還提供一種鋰電池，包括以上任一項(xiàng)所述的電解液。

本發(fā)明的有益效果：通過添加劑的種類及其質(zhì)量百分比的設(shè)計，配合鋰鹽等其他原料制成的電解液，可改善電池的循環(huán)性能(2000次以上循環(huán)容量保持率≧80％以上)，解決現(xiàn)有低成本電池壽命大多不長的問題。

附圖說明

下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中：

圖1是本發(fā)明中實(shí)施例1-3常溫1C充放循環(huán)性能曲線圖；

圖2是本發(fā)明中實(shí)施例4、5的18650-2.2AH 1C充放電循環(huán)曲線圖；

圖3是本發(fā)明中實(shí)施例6、7的18650-2.2AH 1C充放電循環(huán)曲線圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明一實(shí)施例的電池電解液，包括原料及其質(zhì)量百分比如下：鋰鹽13-13.5％、添加劑1-8.5％，其余為三元有機(jī)溶劑。

其中，添加劑包括碳酸亞乙烯酯(VC)、亞硫酸丙烯酯(PS)、亞硫酸亞乙酯(ES)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的兩種或以上。

優(yōu)選地，碳酸亞乙烯酯的質(zhì)量百分比為0.5-2％，亞硫酸丙烯酯的質(zhì)量百分比為0.5-2％，亞硫酸亞乙酯的質(zhì)量百分比為0.5-1.5％，氟代碳酸乙烯酯的質(zhì)量百分比為1-3％；按需要選擇其中至少兩種。

鋰鹽為LiPF6(六氟磷酸鋰)和/或LiFSI(雙氟黃酰亞胺鋰)。

三元有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二已酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)中的一種或多種。三元有機(jī)溶劑優(yōu)選采用以上三種，并且碳酸乙烯酯、碳酸二已酯及碳酸二甲酯的質(zhì)量比例為3：2：5。

該電解液需要在水份含量小于1ppm、氧含量小于1ppm、真空度大于100pa的真空環(huán)境內(nèi)配制而成。真空環(huán)境為真空手套箱。

本發(fā)明的電池電解液的制備方法，可包括如下步驟：

S1、按各原料的質(zhì)量百分比稱取鋰鹽、添加劑和三元有機(jī)溶劑；

S2、將三元有機(jī)溶劑冷凍后，依次加入鋰鹽和添加劑，混合獲得電解液。

步驟S1、S2均在水份含量小于1ppm、氧含量小于1ppm、真空度大于100pa的真空環(huán)境中進(jìn)行。

進(jìn)一步地，步驟S1中，將三元有機(jī)溶劑在-10℃至10℃下冷凍至少30分鐘。三元有機(jī)溶劑在冷凍前，還經(jīng)過預(yù)處理、精餾(或脫水、脫醇)、均質(zhì)等處理。

優(yōu)選地，以質(zhì)量百分比算，步驟S1稱取的添加劑包括0.5-2％碳酸亞乙烯酯、0.5-2％亞硫酸丙烯酯、0.5-1.5％亞硫酸亞乙酯以及1-3％氟代碳酸乙烯酯中的至少兩種。

稱取的三元有機(jī)溶劑中，碳酸乙烯酯、碳酸二已酯及碳酸二甲酯的質(zhì)量比例為3：2：5。

進(jìn)一步地，步驟S2中，將各原料混合后，在滾筒機(jī)上均勻混合1至2h。

獲得電解液后，取樣測試分析粘度、水份、HF、電導(dǎo)率、密度及鋰鹽濃度等指標(biāo)(1mol/L LiPF/(EC+EMC+DMC)，EC、EMC、DMC質(zhì)量比為1:1:1)。

將制得的電解液注入到18650型電池(人造石墨/LiMnNiO₄)中，使用二次鋰離子電池性能檢測裝置測定上述組裝的電池的循環(huán)性能，測試條件是恒流下以0.5C充電/1C放電，從2.75～4.2V進(jìn)行充放電循環(huán)測試。

本發(fā)明的電解液中，鋰電極即使在較高的放電速率下，在其表面也能形成非常光滑、均勻致密的SEI膜。這主要是由于電解液中鋰鹽、有機(jī)溶劑以及加入的添加劑都是具有高彈性的組分，可増加SEI膜的粘結(jié)力和韌性，使之能夠適應(yīng)充放電過程中鋰電極形態(tài)的變化，從而使電池能夠得到較好的循環(huán)效率。

本發(fā)明一實(shí)施例的鋰電池，包括上述的電解液。通過上述電解液的鋰電池，循環(huán)性能得到很好的改善，解決現(xiàn)有低成本電池壽命大多不長的問題。該鋰電池可用于電動汽車。

以下通過具體實(shí)施例來對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

以NMC523/人造石墨為例，按照表1的原料份數(shù)制作電池電解液及電池并測試其性能。

表1.原料及對應(yīng)含量

其中，三元有機(jī)溶劑按對應(yīng)的比例(3：2：5)稱取。添加劑分別按各質(zhì)量百分比的范圍進(jìn)行組合添加，ES：0.5wt％～1.5wt％,VC：0.5wt％～2wt％，PS：0.5wt％～2wt％。

按照實(shí)施例1-3的電解液制作18650-2200mAh電池后，進(jìn)行充放電循環(huán)測試(使用二次鋰離子電池性能檢測裝置測定)。

循環(huán)制度為：

一、充電步驟：

1C恒流恒壓充電至4.2V；截止電流0.02C。

二、放電步驟：

1C恒電流放電至2.75V。

三、測試結(jié)果：

1C充放循環(huán)500次以上放電容量保持率≧90％。

實(shí)施例1-3的電池的常溫循環(huán)性能曲線圖如圖1所示。

以NMC523/人造石墨為例，按照表2的原料份數(shù)制作電池電解液及電池并測試其性能。

表2.原料及對應(yīng)含量

其中，三元有機(jī)溶劑按對應(yīng)的比例(3：2：5)稱取。

按照實(shí)施例4、5的電解液制作18650-2200mAh電池后，進(jìn)行充放電循環(huán)測試。

循環(huán)制度為：

一、充電步驟：

1C恒流恒壓充電至4.2V；截止電流0.02C。

二、放電步驟：

1C恒電流放電至2.75V。

三、測試結(jié)果：

1C充放循環(huán)1600次以上放電容量保持率≧80％。

實(shí)施例4、5的電池的常溫循環(huán)性能如圖2所示。

以NMC523/人造石墨為例，按照表3的原料份數(shù)制作電池電解液及電池并測試其性能。

表3.原料及對應(yīng)含量

其中，三元有機(jī)溶劑按對應(yīng)的比例(3：2：5)稱取。

按照實(shí)施例6、7的電解液制作18650-2200mAh電池后，進(jìn)行充放電循環(huán)測試。

循環(huán)制度為：

一、充電步驟：

1C恒流恒壓充電至4.2V；截止電流0.02C。

二、放電步驟：

1C恒電流放電至2.75V。

三、測試結(jié)果：

1C充放循環(huán)2000次以上放電容量保持率≧90％。

實(shí)施例6、7的電池的常溫循環(huán)性能如圖3所示。

綜上所述，采用本發(fā)明的電解液制作的鋰電池，循環(huán)性能得到顯著改善，綜合效果：2000次循環(huán)容量保持率≧80％，循環(huán)性能提升明顯。

以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。