1.本发明属于锂电池领域，种新更具体的型锂说涉及一种新型锂电池低温电解液及其制备方法。
背景技术：
2.锂金属负极作为石墨负极(理论容量为372mah g-1)的电池低温电解理想替代品，正经历着飞速的液及发展。锂金属具有最低的其制电极电位(多少)和超高的理论比容量(3860mah g-1)等优点，有望打破锂离子电池中电流的备方束缚，满足日益增长的种新高能量密度电源的需求。但是型锂其在特种环境(如低温)下容量、倍率和寿命等指标严重下降，电池低温电解阻碍了锂金属电池在特殊应用领域的液及商业化，因此，其制开发能够用于极端温度环境的备方新型有机电解液迫在眉睫。
3.影响锂金属电池在特种环境下电化学性能的种新因素，除电解液本身性质(熔点、型锂粘度等)外，电池低温电解还有电解液与金属锂由非法拉第过程形成的固态电解质膜(sei)，该膜既可以阻止副反应的发生，又可以调节电池在不同环境下的充放电行为。当电池处于低温环境时，基于传统碳酸盐电解液的商用锂金属电池由于离子导率显著降低、li+在电极/电解质界面(sei)脱溶困难以及在sei中输运缓慢等问题，li+在负极-sei界面耗尽，最终导致严重的容量损失以及充电困难。固态电解质膜的低温特性与电解液配方密切相关。但现有的电解液无法满足极端温度下，高镍三元锂电池对电解液(低温流动性好、粘度低)以及电解液衍生sei层的要求。
技术实现要素：
4.本发明的目的在于提供一种新型锂电池低温电解液应用于高镍三元锂电池领域，并提供其制备方法。该新型电解质可解决现有技术中低温环境下高镍三元锂电池长循环时金属锂负极不可逆消耗、金属锂与电解液生成的固态电解质界面膜不致密、不均一等问题，可在极端环境下形成无机成分含量更高、更致密稳定的固态电解质界面，有效提高了高镍三元锂电池的容量及循环性能。
5.为了实现上述目的，本发明是采用以下技术方案实现的：所述的电解液包括锂盐、主溶剂，所述锂盐浓度为0.01～5m；
6.进一步地，所述锂盐为硼系锂盐中一种或几种按照任意比例混合：二氟硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂。
7.进一步地，所述的溶剂包括主溶剂和副溶剂，主溶剂为链状酯；所述副溶剂为环状酯中。
8.进一步地，所述主溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种按照任意比例混合；
9.进一步地，所述副溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯中一种或多种按照任意比例混合；
10.进一步地，所述主溶剂与副溶剂的体积比为1:10-10:1。
11.再一方面，一种新型锂电池低温电解液制备方法，所述的方法适用于所述的电解液，所述的方法包括：
12.步骤1、在水含量小于1ppm，氧气含量小于1ppm的氩气气氛中称取四氟硼酸锂盐适量溶解在非水有机溶剂中，并按照以下要求配置；
13.锂盐浓度：0.5m非水有机溶剂：碳酸乙烯酯：氟代碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯＝1：1：8(v:v:v)中，震荡搅拌1-30min；
14.步骤2、在氩气气氛中搅拌混合酯类溶液，搅拌温度为20～30℃，搅拌压力为0.1～1.0mpa，搅拌时间为10～30分钟，直至溶液中的锂盐完全溶解，得到新型碳酸酯类电解液。
15.进一步地，所述的锂盐为二氟草酸硼酸锂，锂盐浓度为0.5m。
16.进一步地，所述的锂盐为二氟硼酸锂，锂盐浓度为1m。
17.进一步地，所述的锂盐为四氟硼酸锂，锂盐浓度为1m，非水有机溶剂为氟代碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯＝2：8。
18.本发明有益效果：
19.本发明针对高镍三元锂电池在极端温度下充放电困难、容量衰退等问题，通过将抗低温性能好的锂盐引入碳酸酯类溶剂中，形成的新型锂电池低温电解液调节了电解液的溶剂化结构和固态电解质膜的成分结构，实现了高镍三元锂电池在低温环境下的稳定循环。
20.在一些优选实施例中，本发明中使用的硼系锂盐具有价格低廉，低温下粘度和电荷转移阻抗低，不易分解等优点，同时也是构成均一、稳定、且具有一定延展性的固态电解质膜的重要组成。本发明将硼系锂盐引入特定的碳酸酯类溶剂中，通过强结合阴离子调节锂离子的溶剂化结构，大大降低了锂离子在低温下的脱溶剂化能垒，同时实现了均一致密的固态电解质界面膜，抑制了锂枝晶的形成，稳定了金属锂负极，显著增强了高镍三元锂电池的低温电化学性能。
附图说明
21.图1为电解液所制得的纽扣电池在0.05c及0.1c下的放电比容量及库伦效率的对比图。
具体实施方式
22.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的典型实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本发明所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
23.除非另有定义，本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
24.电解液包括锂盐、主溶剂，所述锂盐浓度为0.01～5m；所述锂盐为硼系锂盐中一种或几种按照任意比例混合：二氟硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂。所述的溶剂包括主溶剂和副溶剂，主溶剂为链状酯；所述副溶剂为环状酯中。所述主溶剂为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中的一种或多种按照任意比例混合；所述副
溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯中一种或多种按照任意比例混合；所述主溶剂与副溶剂的体积比为1:10-10:1。
25.相较于现有电解液，本电解液有以下优点
26.锂盐种类的优化：通过选择硼系锂盐作为电解液中的锂盐，尤其是二氟硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂这些种类，可以提高电池的离子导电性，从而改善电池的充放电性能。同时，硼系锂盐的电化学稳定性很好，有利于提升电池的安全性。
27.更合理的溶剂选取：通过将链状酯作为主溶剂，环状酯作为副溶剂，可以使得电解液具有更好的溶解性和稳定性。特别是当选用链状酯如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯等作为主溶剂时，可以提高电解液的离子输运性能。
28.灵活的溶剂配比：主溶剂与副溶剂的体积比可以在1:10-10:1这个范围内调节，为优化电解液性能提供了广阔的空间。不同的溶剂配比对电解液的性质，如粘度、电导率、电化学稳定窗口等，都有重要影响。
29.适应性强：由于该电解液的成分和配比可以灵活调整，所以可以根据不同的锂电池类型和使用环境，优化电解液配方，满足更多种类的应用需求。
30.提高低温性能：该电解液配方更注重提高低温环境下的电池性能，比如通过增加锂盐浓度和调整溶剂比例等方法，可以使电池在低温环境下依旧保持良好的充放电性能。
31.这种电解液配比选择提供了平衡电池性能与生产成本的可能，使其能够在低温环境中保持优良的电化学性能，且生产工艺相对简单，有利于工业化生产。
32.实施例一
33.如图1所示，一种新型锂电池低温电解液制备方法，所述的方法适用于所述的电解液，所述的方法包括：
34.步骤1、在水含量小于1ppm，氧气含量小于1ppm的氩气气氛中称取四氟硼酸锂盐适量溶解在非水有机溶剂中，并按照以下要求配置；
35.锂盐浓度：0.5m非水有机溶剂：碳酸乙烯酯：氟代碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯＝1：1：8(v:v:v)中，震荡搅拌1-30min；
36.步骤2、在氩气气氛中搅拌混合酯类溶液，搅拌温度为20～30℃，搅拌压力为0.1～1.0mpa，搅拌时间为10～30分钟，直至溶液中的锂盐完全溶解，得到新型碳酸酯类电解液。
37.实施例二
38.根据实施例一的方法配置电解液，锂盐为二氟草酸硼酸锂，锂盐浓度为0.5m，得到实施样品2。
39.在该实施例中，我们选用了二氟草酸硼酸锂作为锂盐，并且保持了锂盐的浓度为0.5m。通过选用这种锂盐，我们得到的电解液在电化学稳定性和离子传导性方面得到了显著的提高。相较于其他的锂盐，二氟草酸硼酸锂的离子尺寸较小，可以更有效地通过电解质的离子通道，从而提高充电和放电过程中的离子传递效率，使电池展现出更优的高效能量转换性能。
40.实施例三
41.按照实施例一的方法配置电解液，区别在于，步骤(1)中的锂盐为二氟硼酸锂，锂盐浓度为1m，得到实施样3。
42.在该实施例中，我们选用了二氟草酸硼酸锂作为锂盐，并且保持了锂盐的浓度为
0.5m。通过选用这种锂盐，我们得到的电解液在电化学稳定性和离子传导性方面得到了显著的提高。相较于其他的锂盐，二氟草酸硼酸锂的离子尺寸较小，可以更有效地通过电解质的离子通道，从而提高充电和放电过程中的离子传递效率，使电池展现出更优的高效能量转换性能。
43.实施例四
44.按照实施例一的方法配置电解液，区别在于，步骤(1)中的锂盐为四氟硼酸锂，锂盐浓度为1m，非水有机溶剂为氟代碳酸乙烯酯：碳酸甲乙酯＝2：8。得到实施样4。
45.在该实施例中，我们选用了二氟草酸硼酸锂作为锂盐，并且保持了锂盐的浓度为0.5m。通过选用这种锂盐，我们得到的电解液在电化学稳定性和离子传导性方面得到了显著的提高。相较于其他的锂盐，二氟草酸硼酸锂的离子尺寸较小，可以更有效地通过电解质的离子通道，从而提高充电和放电过程中的离子传递效率，使电池展现出更优的高效能量转换性能。
46.实施例五
47.(1)在氩气气氛中将ncm622正极极片、50μl上述1、2、3、4电解液、隔膜、500μm的锂片依次放入纽扣电池中，用封口机加压0.5～1mpa进行封装，得到高镍三元锂电池。氩气气氛可以防止锂与空气中的氧气和水蒸气反应，确保锂电池的稳定性。而制作过程中严格控制的压力以及恒定的氩气气氛也有助于确保电池的制作质量。
48.(2)将制备好的电池放在恒温箱中，在25℃及-20℃的温度下使用电池测试仪以0.05c及0.1c的放电倍率进行长循环测试，电压窗口为2.8～4.6v，分析不同锂盐含量和溶剂种类对电池循环性能的影响。这一步骤的重要性在于，不同的电解液配方对电池性能的影响是必须要经过严格测试才能得出的，这有助于为进一步的电解液配方优化提供依据
49.电池容量保持率(％)＝(末次循环的放电容量
÷
首次循环的放电容量)
×
100％。
50.表1电化学性能测试结果
51.方案常温循环400圈保持率低温循环150圈保持率实施样191.3％80％实施样289.7％78.8％实施样393.4％75.6％实施样490.2％76.1％
52.通过充放电测试，新型锂电池低温电解液所得的电池在4.6v及-20℃的极端环境下以0.05c、0.1c的电流进行充放电，实例1的电解液的电池的放电比容量高且在循环150圈后还能保留约80％的初始容量。表明了新型锂电池低温电解液对严苛环境的适用大大提高，极大缓解了电池的衰减，性能表现优异。
53.将理论研究与实践应用相结合，既验证了先前电解液配方的效果，也提供了实际应用中的性能对比，有助于提出更加精确的电解液优化方案，使得电池在低温环境下保持优良的性能。此外，这一实施例也提供了一种实验测试方法，可以作为评析锂电池性能的标准，对于后续的电池研究有重要的参考价值。
54.以上实施例仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也
应视为本发明的保护范围。