[发明专利]一种高功率锂离子电池电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高功率锂离子电池电解液。

背景技术

近些年来，全球的能源、资源日渐紧张，环境污染问题也日益突出，各国都在大力发展新能源产业。当前，电动汽车逐渐代替燃油汽车也是社会发展的必然趋势，因此研究和开发高效、方便和安全无污染的新型能源成了当今社会研究的热点课题。锂离子电池作为一种新型的二次电池，由于其具有高能量密度和功率密度、无记忆效应、工作电压高、循环性能好、负载能力强、安全性能好和无环境污染等诸多优点，在便携电子设备、电动交通动力电源、电动工具、大型储能、军事和航天等很多领域有着广泛的应用前景。

锂离子二次电池电解液是锂离子二次电池的重要组成部分，承担着正负极之间的电荷传输，它对电池的容量、倍率性能、循环效率、工作温度范围和安全性能起着至关重要的作用。锂离子二次电池电解液一般包括电解质盐、高纯的非水有机溶剂和添加剂。电解质盐关系着锂二次电池电解液的离子电导率和电极钝化膜的形成。有机溶剂和添加剂构成锂二次电池的溶剂，一般由具有较高介电常数的基体溶剂与较低粘度的有机溶剂相溶，再添加必要的添加剂而组成。

目前市场上的大部分锂离子电池电解液中含有的溶剂不能很好地形成稳定的固体电解质相界面膜，在电池使用过程中随着溶剂化的锂离子一起嵌到石墨层间，然后在石墨电极材料表面发生分解使石墨层剥离，导致锂离子电池的倍率性能变差和循环性能逐渐下降。上述问题导致锂离子电池不能很好地应用在动力电池领域中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种可以很好地支持高功率动力电池进行大电流充放电的高功率锂离子电池电解液，使用该电解液制备的锂离子电池具有优异的倍率性能和循环性能，并且可以有效防止使用三元高镍材料的电池发生气胀。

本发明的所采用的技术方案是：一种高功率锂离子电池电解液，包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂，其特征在于：所述的电解质盐由A和B组成，其中A为六氟磷酸锂，B为双乙酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或它们的混合物；所述的非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸丙烯酯的混合物；所述的添加剂为全氟代的亚硫酸乙烯酯衍生物、碳酸亚乙酯和环状羧酸酯-丁内酯的混合物。

本发明所述的高功率锂离子电池电解液，其特征在于：所述的电解质盐的组成质量百分含量分别为：六氟磷酸锂占60% ~ 90%，双乙酸硼酸锂或二氟草酸硼酸锂或双乙酸硼酸锂与二氟草酸硼酸锂的混合物占10% ~40%。

本发明所述的高功率锂离子电池电解液，其特征在于：所述的非水有机溶剂的组成质量百分含量分别为：碳酸乙烯酯占30% ~ 60%，碳酸二甲酯占10% ~ 20%，碳酸丙烯酯占20% ~ 60%。

本发明所述的高功率锂离子电池电解液，其特征在于：所述的添加剂的组成质量百分含量分别为：全氟代的亚硫酸乙烯酯衍生物占40% ~ 60%，碳酸亚乙酯占15% ~ 25%，环状羧酸酯-丁内酯占15% ~ 45%。

其中，全氟代的亚硫酸乙烯酯衍生物的结构式如下：

 

在上述结构式中，R₁和R₂分别为碳原子数为1 ~ 10的全氟代碳链。

本发明所述的高功率锂离子电池电解液，其特征在于: 以非水有机溶剂和添加剂的总体质量为100%计算，所述电解液中的各组分及其质量分数分别如下：

有机溶剂：50% ~ 96%

添加剂：4% ~ 50%

电解质盐在电解液中的摩尔浓度为0.6 ~ 1.4 mol/L。

本发明所述的高功率锂离子电池电解液，其特征在于优选电解液组成为：电解质盐为六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂；非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸丙烯酯的混合物；添加剂为全氟代的亚硫酸乙烯酯衍生物、碳酸亚乙酯和环状羧酸酯-丁内酯的混合物。优选以非水有机溶剂和添加剂的总体质量为100%计算，其中各组分及其质量百分数如下：

碳酸乙烯酯：25%

碳酸二甲酯：18%

碳酸丙烯酯：35%

全氟代的亚硫酸乙烯酯衍生物：11%

碳酸亚乙酯：3% 

环状羧酸酯-丁内酯：8%

电解质盐为六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂，质量分数分别为60%和40%，在电解液中的摩尔浓度为1 mol/L。