本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池的電解液及制備方法。

背景技術(shù)：

鋰離子電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。充電時，鋰離子從正極脫嵌，經(jīng)過電解液嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。由于鋰離子電池因具有工作電壓高、無記憶效應(yīng)、自放電率小、循環(huán)壽命長和能量密度大等顯著優(yōu)點，成為便攜電子設(shè)備電池的首選。但是，隨著相應(yīng)設(shè)備功能的多樣化，設(shè)備用電模塊功耗也不斷上升，使得現(xiàn)有鋰離子電池正、負極材料、電解液以及常規(guī)電池設(shè)計的弊端也逐漸顯現(xiàn)出來；例如，關(guān)于尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池，就存在高電壓下，電池的循環(huán)性不能滿足現(xiàn)有設(shè)備需要的問題。

目前，高電壓正極材料有鈷酸鋰、鎳錳酸鋰、磷酸錳鋰和富含鋰錳基層狀固溶體，上述正極材料的充電電壓均在4.5V以上。對于常用的基于碳酸酯溶劑的電解液而言，當充電電壓達到4.3V時，會在高氧化性正極材料表面發(fā)生不可逆的氧化分解反應(yīng)，電池出現(xiàn)脹氣，從而引起電池循環(huán)壽命和儲存性能的惡化；為了抑制這種分解，本領(lǐng)域技術(shù)人員從高電壓正極材料出發(fā)，對其進行表面改性，即為了減少電解液與正極材料的直接接觸，在正極材料表面包覆一層氧化物或氟化物，起到阻隔的作用，以此來提高電池的倍率性能與循環(huán)壽命。然而，包覆材料的制備過程工藝復(fù)雜、成本高，且涉及到材料的后期熱處理，容易引起包覆層與正極材料接觸界面材料組分的改變；同時，高電壓正極材料表面的包覆層多為離子絕緣體，不利于鋰離子的脫出和嵌埋，進而影響電池的倍率性能。

所以，有必要從電解液方面尋找合理的解決方案。電解液之所以關(guān)鍵，是因為電池在充、放電過程中，鋰離子快速從正極脫出，進入電解液，然后穿過隔膜，進入負極進行嵌埋，大量鋰離子的遷移需要電解液具有較高的動力學性能，使鋰離子在傳質(zhì)過程中具有更小的傳質(zhì)阻力，因此需要電解液具有更好的浸潤性、更低的粘度以及更低的鋰離子傳輸阻力；為了實現(xiàn)此目的，本領(lǐng)域技術(shù)人員普遍采用低粘度高電導(dǎo)率的溶劑搭配高鋰鹽濃度的技術(shù)方案，然而，這種技術(shù)方案雖然能夠改善電解液的動力學性能，但是會使電池的高溫存儲性能變差，也不利于電池的循環(huán)壽命；現(xiàn)有技術(shù)中，技術(shù)人員不乏通過在常用的基于碳酸酯溶劑的電解液中添加功能性添加劑，以滿足高電壓鋰離子電池對電解液的需求，但是，單一的添加劑很難解決電解液所有的問題，還可能帶來一些其他問題，例如，電化學兼容性差，電池循環(huán)壽命低，等等。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供一種尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池的電解液及制備方法，以解決針對現(xiàn)有尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池存在的循環(huán)性能不能滿足設(shè)備需要的技術(shù)問題。

根據(jù)本發(fā)明實施例的第一方面，提供了一種尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池的電解液，所述電解液包括：

有機溶劑30-60質(zhì)量份；

鋰鹽5-15質(zhì)量份；

離子液體15-30質(zhì)量份；

添加劑5-10質(zhì)量份。

優(yōu)選地，所述添加劑包括：

碳酸亞乙烯酯和乙烯基碳酸亞乙烯酯中的至少一種；

六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亞磷酸三苯酯和亞磷酸三甲酯中的至少一種；

以及聯(lián)苯、環(huán)己基苯和苯二甲醚中的至少一種。

優(yōu)選地，所述離子液體的陰離子具有如下結(jié)構(gòu)：

優(yōu)選地，所述離子液體的陽離子為季銨離子、哌啶離子、吡咯離子、季鏻離子、吡唑離子以及咪唑離子中的至少一種。

優(yōu)選地，所述季銨離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述哌啶離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述吡咯離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述季鏻離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述吡唑離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述咪唑離子的結(jié)構(gòu)式為：

其中，R₁～R₄和R₁₈～R₂₁各自獨立地為碳原子數(shù)為1～8的烷基或取代烷基；R₅、R₆、R₁₂、R₁₃、R₂₆、R₃₁各自獨立地為碳原子數(shù)為1～6的烷基；R₇～R₁₁、R₁₄～R₁₇、R₂₂～R₂₅、R₂₇～R₃₀各自獨立地為氫原子、鹵素原子、或碳原子數(shù)為1～6的烷基或取代烷基。

優(yōu)選地，所述有機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丁酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙丁酯、含氟碳酸酯中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述含氟碳酸酯的結(jié)構(gòu)式為：

其中，Rh為H或碳氫鏈基團、Rf為H(CF₂CF₂)_n1CH₂^—、F(CF₂CF₂)_n2CH₂CH₂^—或CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)_n3CF(CF₃)CH₂^—，n₁、n₂為正整數(shù)，n₃為非負整數(shù)。

優(yōu)選地，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、氯化鋰、碘化鋰、鋁酸鋰、六氟砷酸鋰、氟代磺酰亞胺鋰中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明的實施例的另一方面，提供了一種尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液的制備方法，所述方法包括如下步驟：

稱取有機溶劑和離子液體，在濕度小于8ppm、溫度為25±1℃的環(huán)境下，將所述有機溶劑和所述離子液體攪拌均勻，得到非水有機溶劑；

稱取鋰鹽，將所述鋰鹽緩慢加入至所述非水有機溶劑中，攪拌至鋰鹽完全溶解；

稱取添加劑，將所述添加劑緩慢加入至溶解有鋰鹽的非水有機溶劑中，攪拌，靜置，得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了一種尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池的電解液及制備方法，所述電解液包括有機溶劑30-60質(zhì)量份、鋰鹽5-15質(zhì)量份、離子液體15-30質(zhì)量份、添加劑5-10質(zhì)量份；所述添加劑包括：碳酸亞乙烯酯和乙烯基碳酸亞乙烯酯中的至少一種；六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亞磷酸三苯酯和亞磷酸三甲酯中的至少一種；以及聯(lián)苯、環(huán)己基苯和苯二甲醚中的至少一種；所述離子液體的陽離子優(yōu)選季鏻離子；所述有機溶劑為一種或幾種碳酸酯類化合物的混合物；應(yīng)用本發(fā)明實施例提供的電解液制備的鋰離子電池，在1C倍率下循環(huán)3000次后的容量保持率達到90.33％；在2C倍率下循環(huán)1500次后的容量保持率達到88.5％；在3C倍率下循環(huán)800次后的容量保持率達到85.0％；可見，本發(fā)明提供的電解液在高電壓、不同倍率下充放電多次后，仍能顯示出良好的循環(huán)性能。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例1、實施例2、對比例1以及對比例2提供的的電解液應(yīng)用于尖晶石結(jié)構(gòu)鋰離子電池時的1C循環(huán)性能測試圖；

圖2為本發(fā)明實施例1、實施例2、對比例1以及對比例2提供的的電解液應(yīng)用于尖晶石結(jié)構(gòu)鋰離子電池時的2C循環(huán)性能測試圖；

圖3為本發(fā)明實施例1、實施例2、對比例1以及對比例2提供的的電解液應(yīng)用于尖晶石結(jié)構(gòu)鋰離子電池時的3C循環(huán)性能測試圖。

其中，1-實施例1的1C循環(huán)曲線，2-實施例2的1C循環(huán)曲線，3-對比例2的1C循環(huán)曲線，4-對比例1的1C循環(huán)曲線，5-實施例1的2C循環(huán)曲線，6-實施例2的2C循環(huán)曲線，7-對比例2的2C循環(huán)曲線，8-對比例1的2C循環(huán)曲線，9-實施例1的3C循環(huán)曲線，10-實施例2的3C循環(huán)曲線，11-對比例2的3C循環(huán)曲線，12-對比例1的3C循環(huán)曲線。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

根據(jù)本發(fā)明的實施例第一方面，提供了一種尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池的電解液，所述電解液包括：

有機溶劑30-60質(zhì)量份；

鋰鹽5-15質(zhì)量份；

離子液體15-30質(zhì)量份；

添加劑5-10質(zhì)量份。

優(yōu)選地，所述添加劑包括：

碳酸亞乙烯酯和乙烯基碳酸亞乙烯酯中的至少一種；

六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亞磷酸三苯酯和亞磷酸三甲酯中的至少一種；

以及聯(lián)苯、環(huán)己基苯和苯二甲醚中的至少一種。

其中，碳酸亞乙烯酯或乙烯基碳酸亞乙烯酯能夠在鋰離子電池負極材料表面形成有機固體電解液界面(SEI)膜，能夠防止負極材料的剝離問題，同時，保證電池的循環(huán)性能；六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亞磷酸三苯酯或亞磷酸三甲酯能夠起到阻止電解液中有機物燃燒或爆炸，保證電池的安全性；聯(lián)苯、環(huán)己基苯和苯二甲醚能夠在電壓不穩(wěn)定或過量充電時，進一步保證電池性能的穩(wěn)定性和使用的安全性。

優(yōu)選地，所述離子液體的陰離子具有如下結(jié)構(gòu)：

優(yōu)選地，所述離子液體的陽離子為季銨離子、哌啶離子、吡咯離子、季鏻離子、吡唑離子以及咪唑離子中的至少一種。

優(yōu)選地，所述季銨離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述哌啶離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述吡咯離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述季鏻離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述吡唑離子的結(jié)構(gòu)式為：

所述咪唑離子的結(jié)構(gòu)式為：

其中，R₁～R₄和R₁₈～R₂₁各自獨立地為碳原子數(shù)為1～8的烷基或取代烷基；R₅、R₆、R₁₂、R₁₃、R₂₆、R₃₁各自獨立地為碳原子數(shù)為1～6的烷基；R₇～R₁₁、R₁₄～R₁₇、R₂₂～R₂₅、R₂₇～R₃₀各自獨立地為氫原子、鹵素原子、或碳原子數(shù)為1～6的烷基或取代烷基。

離子液體的加入，能夠使鋰鹽在所述溶劑中的溶解度增大，減小電解液的粘度，從而減小鋰離子的傳質(zhì)阻力，也使電解液的導(dǎo)電率更高，因而改善電解液對于電極極片的浸潤性能；同時，離子液體的加入，能夠使電解液中的其他化合物離子與所述離子液體產(chǎn)生絡(luò)合，以及由于離子液體的高分子量的原因，避免不同批次生產(chǎn)出的電池由于放置時間的不同，而導(dǎo)致電解液不同程度的分層，從而避免不同批次的電池產(chǎn)生性能的差異。

優(yōu)選地，所述有機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丁酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、碳酸乙丁酯、含氟碳酸酯中的一種或幾種。

優(yōu)選地，所述含氟碳酸酯的結(jié)構(gòu)式為：

其中，Rh為H或碳氫鏈基團、Rf為H(CF₂CF₂)_n1CH₂^—、F(CF₂CF₂)_n2CH₂CH₂^—或CF₃CF₂CF₂O(CF(CF₃)CF₂O)_n3CF(CF₃)CH₂^—，n₁、n₂為正整數(shù)，n₃為非負整數(shù)。

本發(fā)明提供的有機溶劑中所包括的碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯等碳酸酯類化合物是具有高介電常數(shù)的溶劑，有利于鋰鹽的溶解、電池高溫及循環(huán)性能的提升。

優(yōu)選地，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、氯化鋰、碘化鋰、鋁酸鋰、六氟砷酸鋰、氟代磺酰亞胺鋰中的一種或幾種。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提供了一種尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液的制備方法，所述方法包括如下步驟：

稱取有機溶劑和離子液體，在濕度小于8ppm、溫度為25±1℃下，將所述有機溶劑和所述離子液體攪拌均勻，得到非水有機溶劑；

稱取鋰鹽，將所述鋰鹽緩慢加入至所述非水有機溶劑中，攪拌至鋰鹽完全溶解；

稱取添加劑，將所述添加劑緩慢加入至溶解有鋰鹽的非水有機溶劑中，攪拌，靜置，得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

對于本發(fā)明提供的尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池的電解液的具體實施方式，請參見以下幾個實施例和對比例：

實施例1

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為15、15和25混合，不斷攪拌至均勻，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為25離子液體，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為12的三氟甲基磺酸鋰，待所述三氟甲基磺酸鋰完全溶解后，再繼續(xù)加入質(zhì)量份數(shù)為2的亞磷酸三苯酯、質(zhì)量份數(shù)為3碳酸亞乙烯酯以及質(zhì)量份數(shù)為3的環(huán)己基苯，攪拌均勻后得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

其中，所述離子液體陽離子為季鏻離子；所述手套箱中濕度小于8ppm，溫度為25±1℃。

實施例2

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為15、15和25混合，不斷攪拌至均勻，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為15離子液體，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為12的三氟甲基磺酸鋰，待所述三氟甲基磺酸鋰完全溶解后，再繼續(xù)加入質(zhì)量份數(shù)為2的亞磷酸三苯酯、質(zhì)量份數(shù)為3碳酸亞乙烯酯以及質(zhì)量份數(shù)為3的環(huán)己基苯，攪拌均勻后得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

其中，所述離子液體陽離子為季鏻離子；所述手套箱中濕度小于8ppm，溫度為25±1℃。

實施例3

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為15、15和25混合，不斷攪拌至均勻，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為20離子液體，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為12的三氟甲基磺酸鋰，待所述三氟甲基磺酸鋰完全溶解后，再繼續(xù)加入質(zhì)量份數(shù)為2的亞磷酸三苯酯、質(zhì)量份數(shù)為3碳酸亞乙烯酯以及質(zhì)量份數(shù)為3的環(huán)己基苯，攪拌均勻后得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

其中，所述離子液體陽離子為季鏻離子；所述手套箱中濕度小于8ppm，溫度為25±1℃。

實施例4

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為15、15和25混合，不斷攪拌至均勻，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為25離子液體，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為12的三氟甲基磺酸鋰，待所述三氟甲基磺酸鋰完全溶解后，再繼續(xù)加入質(zhì)量份數(shù)為4的亞磷酸三苯酯、質(zhì)量份數(shù)為3碳酸亞乙烯酯以及質(zhì)量份數(shù)為3的環(huán)己基苯，攪拌均勻后得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

其中，所述離子液體陽離子為季鏻離子；所述手套箱中濕度小于8ppm，溫度為25±1℃。

需要說明的是，上述實施例1至實施例4中提供的質(zhì)量份數(shù)為15的碳酸二乙酯、質(zhì)量份數(shù)為15的碳酸丙烯酯以及質(zhì)量份數(shù)為25的碳酸二丁酯作為有機溶劑，其總的質(zhì)量份數(shù)為55；該55質(zhì)量份的有機溶劑不僅限于本發(fā)明實施例1至實施例4提供的碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯以及碳酸二丁酯的混合物，還可以有其他碳酸酯類化合物替代；例如，可以是55質(zhì)量份的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯以及碳酸二甲酯的混合物，還可以是55質(zhì)量份的碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯以及碳酸甲乙酯的混合物，還可以是55質(zhì)量份的碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯以及碳酸乙丁酯的混合物，在此不再贅述。

對比例1

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸二乙酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為27、30和31混合，不斷攪拌至均勻，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為12的三氟甲基磺酸鋰，待所述三氟甲基磺酸鋰完全溶解后，得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

將上述實施例1至實施例4，以及對比例1中提供的五種電解液分別注入容量為60AH軟包方型電池中，得到五種具有不同電解液的軟包方型電池，其中，注入電解液后，記錄所需的擱置滲透時間，結(jié)果如表1所示：

表1

由表1可知，本發(fā)明實施例1至實施例4提供的電解液，與對比例1提供的電解液相比，對于電極極片所需的擱置浸透時間得到有效降低，說明本發(fā)明實施例1至實施例5提供的電解液的組成成分及質(zhì)量份數(shù)能夠有效改善電解液的浸潤性。其中，實施例1和實施例4所提供的電解液的滲透時間最短，僅為7h，實施例3提供的電解液的滲透時間次之，為9h，實施例2提供的電解液的滲透時間最長，為12h，但是，實施例2與對比例1的滲透時間54h相比，已經(jīng)降低了42h。

值得注意的是，實施例1至實施例3的不同之處僅在于離子液體的質(zhì)量份數(shù)的變化；實施例1與實施例4的不同之處僅在于添加劑質(zhì)量份數(shù)的變化；其中，所需滲透時間最短的實施例1和實施例4的離子液體的質(zhì)量份數(shù)均為25份，實施例3中離子液體的質(zhì)量份數(shù)為20份，實施例4中離子液體的質(zhì)量份數(shù)為15份；由此可以看出，從電解液對于電極極片的浸潤性角度來看，離子液體的質(zhì)量份數(shù)越高，浸潤性越好，本發(fā)明實施例對于離子液體的質(zhì)量份數(shù)優(yōu)選25份。

需要說明的是，離子液體的加入，使鋰鹽在所述溶劑中的溶解度增大，減小電解液的粘度，從而減小鋰離子的傳質(zhì)阻力，也使電解液的導(dǎo)電率更高，因而改善電解液對于電極極片的浸潤性能；同時，離子液體的加入，能夠使電解液中的其他化合物離子與所述離子液體產(chǎn)生絡(luò)合，以及由于離子液體的高分子量的原因，避免不同批次生產(chǎn)出的電池由于放置時間的不同，而導(dǎo)致電解液不同程度的分層，從而避免不同批次的電池產(chǎn)生性能的差異。

根據(jù)GB T31484-2015和GB T31485-2015提供的測試方法，對上述額定容量為60AH的上述五種軟包方型電池進行循環(huán)性能測試，具體地：

對上述五種軟包方型電池進行循環(huán)性能測試的條件為：

在25℃下，在1C電流值和5.0V電壓下進行恒流恒壓充電至電壓為4.95V，在180A電流值下進行恒流放電至電壓為2.65V時終止，循環(huán)3000次，進行充電和放電測試；

在25℃下，在2C電流值和5.0V電壓下進行恒流恒壓充電至電壓為4.95V，在180A電流值下進行恒流放電至電壓為2.65V時終止，循環(huán)1500次，進行充電和放電測試；

在25℃下，在3C電流值和5.0V電壓下進行恒流恒壓充電至電壓為4.95V，在180A電流值下進行恒流放電至電壓為2.65V時終止，循環(huán)800次，進行充電和放電測試；

得到結(jié)果如表2所示：

表2

由表2可知，應(yīng)用本發(fā)明實施例1至實施例4所提供的電解液制備的軟型方包電池的循環(huán)性能與對比例1相比，均得到了很大提高，具體地，在1C倍率下，循環(huán)3000次后，實施例4的容量最高，達到53.1AH；在2C倍率下，循環(huán)1500次后，實施例4的容量最高，達到51.8AH；在3C倍率下，循環(huán)800次后，還是實施例4的容量最高，達到50.5AH。

進一步對表2中的容量數(shù)據(jù)進行計算，得到表3所示的容量保持率數(shù)據(jù)：

表3

對表3提供的容量保持率數(shù)據(jù)進行分析，可以更直觀的看出，本發(fā)明實施例1至實施例4提供的電解液，與對比例1相比，循環(huán)性能得到了很大的提高，其中，實施例4在1C倍率下循環(huán)3000次后，容量保持率達到88.50％；在2C倍率下循環(huán)1500次后，容量保持率達到86.33％；在3C倍率下循環(huán)800次后，容量保持率達到84.17％。

本發(fā)明實施例4無論從浸潤性角度，還是從循環(huán)性能角度，均優(yōu)于對比例1和實施例1至實施例3，與對比例1不同的是，實施例4提供的電解液組成中，還包括質(zhì)量份數(shù)為25離子液體、質(zhì)量份數(shù)為4的亞磷酸三苯酯、質(zhì)量份數(shù)為3碳酸亞乙烯酯以及質(zhì)量份數(shù)為3的環(huán)己基苯；與實施例1至實施例3不同的是，實施例4提供的電解液組成中，離子液體的質(zhì)量份數(shù)為25。

實施例5

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸甲丙酯、含氟碳酸酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為10、10、15和25混合，不斷攪拌至均勻，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為20離子液體，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為4的四氟硼酸鋰和質(zhì)量份數(shù)為6的六氟磷酸鋰，待所述四氟硼酸鋰和所述六氟磷酸鋰完全溶解后，再繼續(xù)加入質(zhì)量份數(shù)為3的乙烯基碳酸亞乙烯酯、質(zhì)量份數(shù)為3七甲基二硅胺烷以及質(zhì)量份數(shù)為4的苯二甲醚，攪拌均勻后得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

其中，所述離子液體的陽離子為吡咯離子；所述手套箱中濕度小于8ppm，溫度為25±1℃。

實施例6

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸甲丙酯、含氟碳酸酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為10、10、15和25混合，不斷攪拌至均勻，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為15離子液體，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為4的四氟硼酸鋰和質(zhì)量份數(shù)為6的六氟磷酸鋰，待所述四氟硼酸鋰和所述六氟磷酸鋰完全溶解后，再繼續(xù)加入質(zhì)量份數(shù)為2的乙烯基碳酸亞乙烯酯、質(zhì)量份數(shù)為2七甲基二硅胺烷以及質(zhì)量份數(shù)為3的苯二甲醚，攪拌均勻后得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

其中，所述離子液體的陽離子為吡咯離子；所述手套箱中濕度小于8ppm，溫度為25±1℃。

實施例7

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸甲丙酯、含氟碳酸酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為10、10、15和25混合，不斷攪拌至均勻，再緩慢加入質(zhì)量份數(shù)為25離子液體，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為4的四氟硼酸鋰和質(zhì)量份數(shù)為6的六氟磷酸鋰，待所述四氟硼酸鋰和所述六氟磷酸鋰完全溶解后，再繼續(xù)加入質(zhì)量份數(shù)為3的乙烯基碳酸亞乙烯酯、質(zhì)量份數(shù)為3七甲基二硅胺烷以及質(zhì)量份數(shù)為4的苯二甲醚，攪拌均勻后得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

其中，所述離子液體的陽離子為吡咯離子；所述手套箱中濕度小于8ppm，溫度為25±1℃。

還需說明的是，上述實施例5至實施例7中提供的質(zhì)量份數(shù)為10的碳酸甲丙酯、質(zhì)量份數(shù)為10的含氟碳酸酯、質(zhì)量份數(shù)為15的碳酸丙烯酯以及質(zhì)量份數(shù)為25的碳酸二丁酯的混合物作為有機溶劑，其總的質(zhì)量份數(shù)為60；該60質(zhì)量份的有機溶劑不僅限于本發(fā)明實施例5至實施例7提供的碳酸甲丙酯、含氟碳酸酯、碳酸丙烯酯以及碳酸二丁酯的混合物，還可以有其他碳酸酯類化合物替代；例如，可以是60質(zhì)量份的碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯以及碳酸乙丁酯的混合物，還可以是60質(zhì)量份的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸乙丙酯以及碳酸甲乙酯的混合物，還可以是60質(zhì)量份的碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯以及碳酸乙丁酯的混合物，在此不再贅述。

對比例2

在充滿氬氣的手套箱中，將碳酸甲丙酯、含氟碳酸酯、碳酸丙烯酯和碳酸二丁酯按質(zhì)量份數(shù)分別為20、20、20和30混合，不斷攪拌至均勻，得到非水有機溶劑；再向所述非水有機溶劑中加入質(zhì)量份數(shù)為4的四氟硼酸鋰和質(zhì)量份數(shù)為6的六氟磷酸鋰，待所述四氟硼酸鋰和所述六氟磷酸鋰完全溶解后，得到尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池電解液。

其中，所述離子液體的陽離子為吡咯離子；所述手套箱中濕度小于8ppm，溫度為25±1℃。

將上述實施例5至實施例7，以及對比例2中提供的四種電解液分別注入容量為60AH軟包方型電池中，得到四種具有不同電解液的軟包方型電池，其中，注入電解液后，記錄所需的擱置滲透時間，結(jié)果如表4所示：

表4

由表4可知，本發(fā)明實施例5至實施例7提供的電解液，與對比例2提供的電解液相比，對于電極極片所需的擱置浸透時間得到有效降低，說明本發(fā)明實施例5至實施例7提供的電解液的組成成分及質(zhì)量份數(shù)能夠有效改善電解液的浸潤性。

其中，實施例7所提供的電解液的滲透時間最短，僅為5h，實施例5提供的電解液的滲透時間次之，為6h，實施例6提供的電解液的滲透時間最長，為13h，但是，實施例6與對比例2的滲透時間50h相比，已經(jīng)降低了37h。

值得注意的是，實施例6與實施例5的不同之處在于，離子液體質(zhì)量份數(shù)和添加劑質(zhì)量份數(shù)的變化；實施例7與實施例5的不同之處僅在于離子液體質(zhì)量份數(shù)的變化；其中，所需滲透時間最短的實施例7的離子液體的質(zhì)量份數(shù)為25份，實施例5中離子液體的質(zhì)量份數(shù)為20份，實施例6中離子液體的質(zhì)量份數(shù)為15份，由此可以看出，從電解液對于電極極片的浸潤性角度來看，離子液體的質(zhì)量份數(shù)越高，浸潤性越好，本發(fā)明實施例對于離子液體的質(zhì)量份數(shù)優(yōu)選25份。

根據(jù)GB T31484-2015和GB T31485-2015提供的測試方法，對基于上述實施例5至實施例7以及對比例2四種軟包方型電池的循環(huán)性能進行測試，具體地：

對上述五種軟包方型電池進行循環(huán)性能測試的條件為：

在25℃下，在1C電流值和5.0V電壓下進行恒流恒壓充電至電壓為4.95V，在180A電流值下進行恒流放電至電壓為2.65V時終止，循環(huán)3000次，進行充電和放電測試；

在25℃下，在2C電流值和5.0V電壓下進行恒流恒壓充電至電壓為4.95V，在180A電流值下進行恒流放電至電壓為2.65V時終止，循環(huán)1500次，進行充電和放電測試；

在25℃下，在3C電流值和5.0V電壓下進行恒流恒壓充電至電壓為4.95V，在180A電流值下進行恒流放電至電壓為2.65V時終止，循環(huán)800次，進行充電和放電測試；

得到的結(jié)果如表5所示：

表5

由表5可知，應(yīng)用本發(fā)明實施例5至實施例7所提供的電解液制備的軟型方包電池的循環(huán)性能與對比例2相比，均得到了很大提高，具體地，在1C倍率下，循環(huán)3000次后，實施例7的容量最高，達到54.2AH；在2C倍率下，循環(huán)1500次后，實施例7的容量最高，達到53.1AH；在3C倍率下，循環(huán)800次后，還是實施例7的容量最高，達到51.0AH。

進一步對表5中的容量數(shù)據(jù)進行計算，得到表6所示的容量保持率數(shù)據(jù)：

表6

對表6提供的容量保持率數(shù)據(jù)進行分析，可以更直觀的看出，本發(fā)明實施例5至實施例7提供的電解液，與對比例2相比，循環(huán)性能得到了很大的提高，其中，實施例7在1C倍率下循環(huán)3000次后，容量保持率達到90.33％；在2C倍率下循環(huán)1500次后，容量保持率達到88.50％；在3C倍率下循環(huán)800次后，容量保持率達到85.0％。

本發(fā)明實施例7無論從浸潤性角度，還是從循環(huán)性能角度，均優(yōu)于對比例2和實施例5至實施例6，與對比例2不同的是，實施例7提供的電解液組成中，還包括質(zhì)量份數(shù)為25離子液體、質(zhì)量份數(shù)為4的四氟硼酸鋰、質(zhì)量份數(shù)為6的六氟磷酸鋰、質(zhì)量份數(shù)為3的乙烯基碳酸亞乙烯酯、質(zhì)量份數(shù)為3七甲基二硅胺烷以及質(zhì)量份數(shù)為4的苯二甲醚。

根據(jù)上述實施例1至實施例7以及對比例1至對比例2，再結(jié)合圖1、圖2以及圖3，可以看出，本發(fā)明提供的電解液在5.0V的高電壓下，依然能夠保持良好的較高的容量和較好的循環(huán)性能，同時，電解液對于電極極片的浸潤性也得到有效改善，節(jié)省了擱置滲透時間。

由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供了一種尖晶石結(jié)構(gòu)鎳錳酸鋰鋰離子電池的電解液及制備方法，所述電解液的組成為有機溶劑30-60質(zhì)量份、鋰鹽5-15質(zhì)量份、離子液體15-30質(zhì)量份、添加劑5-10質(zhì)量份；所述添加劑的組成成分為：碳酸亞乙烯酯和乙烯基碳酸亞乙烯酯中的至少一種；六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亞磷酸三苯酯和亞磷酸三甲酯中的至少一種；以及聯(lián)苯、環(huán)己基苯和苯二甲醚中的至少一種；所述離子液體的陽離子優(yōu)選季鏻離子；所述有機溶劑為一種或幾種碳酸酯類化合物的混合物；應(yīng)用本發(fā)明實施例提供的電解液制備的鋰離子電池，在1C倍率下循環(huán)3000次后的容量保持率達到90.33％；在2C倍率下循環(huán)1500次后的容量保持率達到88.5％；在3C倍率下循環(huán)800次后的容量保持率達到85.0％；可見，本發(fā)明提供的電解液在高電壓、不同倍率下充放電多次后，仍能顯示出良好的循環(huán)性能。

本領(lǐng)域技術(shù)人員在考慮說明書及實踐這里公開的發(fā)明后，將容易想到本發(fā)明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發(fā)明的任何變型、用途或者適應(yīng)性變化，這些變型、用途或者適應(yīng)性變化遵循本發(fā)明的一般性原理并包括本發(fā)明未公開的本技術(shù)領(lǐng)域中的公知常識或慣用技術(shù)手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發(fā)明的真正范圍和精神由下面的權(quán)利要求指出。

應(yīng)當理解的是，本發(fā)明并不局限于上面已經(jīng)描述并在附圖中示出的精確結(jié)構(gòu)，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發(fā)明的范圍僅由所附的權(quán)利要求來限制。