本发明涉及电池,特别是涉及一种电解液、二次注液方法和锂离子电池。
背景技术:
1、随着锂离子电池能量密度的不断提升,高容量的硅基负极的应用也变得日渐普遍。然而,在充放电过程中,硅负极发生巨大的体积变化,造成电极材料的破坏和电解液的分解,从而使其电化学性能下降;此外,硅是半导体,其电导率较低。其中,硅负极不可逆的容量损失主要源于sei膜的成膜消耗及硅“吃锂”(形成li5si4晶体)。
2、目前,氟代碳酸乙烯酯作为硅体系重要的负极成膜添加剂,在硅颗粒表面形成含lif的sei膜,从而抑制“吃锂”现象。
3、然而,氟代碳酸乙烯酯作为负极成膜添加剂存在以下问题:(1)基于高容量的需求,需要增加硅含量,从而需要提高fec或dfec的含量,然而高含量的氟代碳酸乙烯酯会导致电池产气问题的加剧,同样会造成电池循环寿命的衰减;(2)在高温下,氟代碳酸乙烯酯容易分解产生hf,腐蚀正极,造成正极金属离子的溶出,使得电池容量和循环性能下降;(3)仅依靠氟代碳酸乙烯酯形成的sei膜同时富含一定量的li2co3和刚性聚烯烃,在硅负极的脱嵌锂过程中,不能保持较好的界面稳定性。
技术实现思路
1、基于此,有必要提供一种电解液组合、二次注液方法和锂离子电池,抑制电池产气,减少氟代碳酸乙烯酯与正极的副反应,抑制正极金属离子的溶出,抑制“吃锂”现象,形成弹性sei膜,提高界面稳定性,提高电池的容量性能和循环性能。
2、本申请的第一方面提供了一种电解液组合,该电解液组合用于锂离子电池的二次注液,该电解液组合包括:第一电解液,第一电解液用于二次注液中的第一次注液,第一电解液包括第一锂盐、第一溶剂和第一添加剂,第一锂盐为双氟磺酰亚胺锂,第一溶剂包括氟代碳酸乙烯酯,第一添加剂包括含氟锂盐添加剂和正极成膜添加剂;第二电解液,第二电解液用于二次注液中的第二次注液,第二电解液包括第二锂盐、第二溶剂和第二添加剂,第二锂盐为六氟磷酸锂,第二添加剂包括抑制产气添加剂。
3、在一些实施方式中,氟代碳酸乙烯酯在第一电解液中的质量百分比为18%~45%;和/或,第二添加剂还包括氟代碳酸乙烯酯,氟代碳酸乙烯酯在第二电解液中的质量百分比为0.01%~5%。
4、在一些实施方式中,双氟磺酰亚胺锂在第一电解液中的质量百分比为3%~7%。
5、在一些实施方式中,含氟锂盐添加剂在第一电解液中的质量百分比为1%~3%。
6、在一些实施方式中,抑制产气添加剂在第二电解液中的质量百分比为0.1%~1%。
7、在一些实施方式中,锂离子电池包括负极,负极包括集流体及负极涂层,所述负极涂层包括含硅材料,氟代碳酸乙烯酯在电解液组合中的质量百分比a%与含硅材料在负极中的质量百分比x%满足:0.5≤a/x≤0.7。
8、在一些实施方式中,第一电解液在电解液组合中的质量百分比为20%~40%;和/或,第二电解液在电解液组合中的质量百分比为60%~80%。
9、本申请的第二方面提供了一种二次注液方法,该二次注液方法使用上述第一方面提供的电解液组合对锂离子电池进行二次注液,该二次注液方法包括以下步骤:使用第一电解液对锂离子电池进行二次注液中的第一次注液;对第一次注液后的锂离子电池依次进行静置和化成;使用第二电解液对化成后的锂离子电池进行二次注液中的第二次注液;对第二次注液后的锂离子电池依次进行老化和分容。
10、在一些实施方式中,化成包括多个化成阶段,且后一个化成阶段的电流密度小于前一个化成阶段的电流密度。
11、本申请的第三方面提供了一种锂离子电池,该锂离子电池包括上述第一方面提供的电解液组合;或者,该锂离子电池由上述第二方面提供的二次注液方法制备得到。
12、与传统技术相比,本申请至少具有以下有益效果:
13、本申请提供的电解液组合,第一电解液用于第一次注液,通过双氟磺酰亚胺锂、氟代碳酸乙烯酯和含氟锂盐添加剂的协同作用,促进了具有弹性的、富含高lif、低阻抗的sei膜的生成,改善了电池充放电性能及循环性能。双氟磺酰亚胺锂盐在第一电解液中不仅可以提高电解液的本身稳定性,且双氟磺酰亚胺锂中大阴离子fsi-的还原性较好,也有利于促进sei膜中lif的生成;含氟锂盐添加剂自身容易在正负极还原生成富含lif组分的界面膜,抑制“吃锂”现象,提高了电池的循环性能;含氟锂盐添加剂诱导氟代碳酸乙烯酯直接脱氟,提高所形成的sei膜中lif的含量,抑制“吃锂”现象,并且直接脱氟维持了氟代碳酸乙烯酯的环状结构,促使脱氟的氟代碳酸乙烯酯易于聚合形成聚碳酸亚乙烯酯,从而提高了形成的sei膜的弹性,从而提高了界面稳定性,提升了电池的循环稳定性。
14、此外,第二电解液用于第二次注液,第二电解液中的抑制产气添加剂在高温下与正负极表面反应,修复了界面膜,保证了正负极的界面稳定性,抑制了电池产气,提高了电池的容量性能和循环性能。
15、综上所述,采用本申请的电解液组合进行锂离子电池的二次注液,提高了电池正负极的界面稳定性,兼顾了锂离子电池的容量性能和循环性能。
1.一种电解液组合,其特征在于,用于锂离子电池的二次注液,所述电解液组合包括:
2.根据权利要求1所述的电解液组合,其特征在于,所述氟代碳酸乙烯酯在所述第一电解液中的质量百分比为18%~45%;和/或,
3.根据权利要求1所述的电解液组合,其特征在于,所述双氟磺酰亚胺锂在所述第一电解液中的质量百分比为3%~7%。
4.根据权利要求1所述的电解液组合,其特征在于,所述含氟锂盐添加剂在所述第一电解液中的质量百分比为1%~3%。
5.根据权利要求1所述的电解液组合,其特征在于,所述抑制产气添加剂在所述第二电解液中的质量百分比为0.1%~1%。
6.根据权利要求1~5任一项所述的电解液组合,其特征在于,所述锂离子电池包括负极,所述负极包括集流体及负极涂层,所述负极涂层包括含硅材料,所述氟代碳酸乙烯酯在所述电解液组合中的质量百分比a%与所述含硅材料在所述负极涂层中的质量百分比x%满足:0.5≤a/x≤0.7。
7.根据权利要求1~5任一项所述的电解液组合,其特征在于,所述第一电解液在所述电解液组合中的质量百分比为20%~40%;和/或,
8.一种二次注液方法,其特征在于,使用根据权利要求1~7任一项所述的电解液组合对锂离子电池进行二次注液,所述二次注液方法包括以下步骤:
9.根据权利要求8所述的二次注液方法,其特征在于,所述化成包括多个化成阶段,且后一个所述化成阶段的电流密度小于前一个所述化成阶段的电流密度。
10.一种锂离子电池,其特征在于,包括根据权利要求1~7中任一项所述的电解液组合;或者,
