[发明专利]一种锂离子二次电池的电解液以及含有该电解液的电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池的电解液以及含有该电解液的电池。

背景技术

作为锂离子电池的重要组成部分，电解质溶液对锂离子电池性能的影响至关重要。当前常用的锂离子电池的电解液主要为LiPF₆浓度在1摩尔/升的碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)及碳酸二甲酯(DMC)的混合溶液(EC∶DEC∶DMC的体积比为1∶1∶1)。含有此类电解液的电池有较高的电导率和电化学稳定窗口，在温度低至-10℃时性能比较好，但是在-10℃以下，55℃以上的范围内，随着温度继续降低或者升高，电池容量下降，循环性能也变差，电量存贮时间也变短，热稳定性较差。这些成为局限电池使用范围的主要问题。

当前锂离子电池的电解液常用的电解质还有LiBF₄，得到的电池在很低的温度下容量衰减也很少，电池低温性能很好，但高温性能较差。

在《电池》杂志2004年12月刊的《锂离子电池新型电解质锂盐的研究进展》中公开了一种替代LiPF₆和LiBF₄的电解质双-草酸硼酸酯锂(LiBOB)，与LiPF₆相比，LiBOB的热稳定性较好，分解温度为302℃，高于LiPF₆的分解温度。LiBOB具有两个区别于传统锂盐的特点：(1)可以在PC中稳定石墨负极；(2)有较好的高温稳定性能。但是，LiBOB的低温性能较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述电解液中电解质的缺点，提供一种高温和低温性能均较好的锂离子二次电池的电解液。

本发明提供了一种锂离子二次电池的电解液，该电解液含有非水溶剂和电解质，其中，所述电解质为双-草酸硼酸酯锂、四氟硼酸锂和六氟磷酸锂的混合物，所述双-草酸硼酸酯锂、四氟硼酸锂和六氟磷酸锂的重量比为1∶0.1-10∶0.1-10。

本发明还提供了一种锂离子二次电池，该电池包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极片、隔膜和负极片，其中，所述电解液为本发明提供的电解液。

采用本发明提供的将双-草酸硼酸酯锂、四氟硼酸锂和六氟磷酸锂组合起来作为电解质的电解液，并由该电解液制成电池的低温性能和高温性能均较好，并且均高于单独使用高温储存性能较好的双-草酸硼酸酯锂作为电解质的电池的高温储存性能，以及单独使用低温放电性能较好的四氟硼酸锂作为电解质的电池的低温放电性能，从而扩大了电池应用的温度范围。

具体实施方式

本发明提供的锂离子二次电池的电解液，该电解液含有非水溶剂和电解质，其中，所述电解质为双-草酸硼酸酯锂、四氟硼酸锂和六氟磷酸锂的混合物，所述双-草酸硼酸酯锂、四氟硼酸锂和六氟磷酸锂的重量比为1∶0.1-10∶0.1-10。

根据本发明提供的电解液，所述双-草酸硼酸酯锂、四氟硼酸锂和六氟磷酸锂均可以通过商购得到，如上海中锂实业公司提供的各种锂盐，也可以通过任何已知的方法制备得到。所述双-草酸硼酸酯锂、四氟硼酸锂和六氟磷酸锂的重量比为1∶0.1-10∶0.1-10，优选为1∶0.3-3∶0.3-3，采用此比例范围的双-草酸硼酸酯锂、四氟硼酸锂和六氟磷酸锂作为电解液的电解质，不仅可以使得到的电池具有较好的高温性能，而且还具有较好的低温性能。

根据本发明提供的电解液，所述非水溶剂可以选自任何本领域技术人员已知的非水溶剂，例如采用乙烯碳酸酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙烯碳酸酯(PC)、甲酸甲酯(MF)、丙烯酸甲酯(MA)、丁酸甲酯(MB)乙酸乙酯(EP)、亚硫酸乙烯酯(ES)、亚硫酸丙烯酯(PS)、甲硫醚(DMS)、二乙基亚硫酸酯(DES)和四氢呋喃中的一种或几种。各种溶剂的比例没有特别的限定。本发明优选采用PC/EC/EMC(体积比为1∶1∶3)的溶剂体系。

根据本发明提供的电解液，所述电解质在电解液中的浓度为本领域技术人员已知的，优选为0.1-1.5摩尔/升，更优选0.5-1.5摩尔/升。

根据本发明提供的电解液，优选情况下，电解液还可以选择性的含有现有技术中常使用的添加剂。所述添加剂的含量和种类为本领域技术人员所公知，例如，可以选用常用的VC作为成膜添加剂或者其他一些联苯类过充添加剂等。