[发明专利]一种电解液及使用该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本申请属于电池领域，尤其涉及一种非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长、自放电小等显著优点，现已广泛应用于移动通讯、数码相机、摄像机等电子产品中，并成为储能与动力电池发展的热点。随着锂离子电池的广泛应用，对其环境适应性提出了较高的要求，锂离子电池已被用于各种各样的环境下。如在环境恶劣的严寒地区，要求锂离子电池在极端低温下也能正常工作。然而，锂离子电池在低温环境下的充放电性能较常温环境下明显下降。

电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的低温性能有着重大的影响。从电解液的角度改善锂离子电池的低温性能主要有两个途径。其一，优化溶剂组成，使电解液低温下的粘度降低，电导率提高，如通过添加大量低粘度溶剂，可以提高锂离子电池的低温性能。但是，电池的高温性能通常会变差，不能最终解决锂离子电池在应用中的问题。其二，通过优化电解液添加剂，降低阳极SEI膜的阻抗。

有鉴于此，确有必要开发出一种在不影响高温性能的条件下，提高锂离子电池充电上限电压和高温间歇循环性能的电解液和锂离子电池。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种锂离子电池的电解液，该电解液能够在正负极表面都形成稳定的钝化保护膜，从而提高在锂离子电池充电上限电压和高温间歇循环性能的同时，降低电池膨胀率，减小内阻，提高锂离子电池的稳定性和安全性。

所述锂离子电池的电解液，包含有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包含丁二腈(简写为SN)、氟苯(简写为FB)和四氟硼酸锂LiBF₄；

所述氟苯在电解液中的质量百分含量为0.1％～15％；

所述丁二腈在电解液中的质量百分含量为0.1％～10％；

所述四氟硼酸锂在电解液中的质量百分含量为0.01％～1％。

当氟苯在电解液中的质量百分含量小于0.1％时，不能起到高电压添加剂的作用；当其大于15％时，则容易引起电解液电导率降低。

当丁二腈在电解液中的质量百分含量低于0.1％时，在抑制高温下气体的释放，降低电解液在正极反应的反应热，效果不明显；高于10％时，由于电解液粘度增加过大，导致电芯的循环、倍率和低温放电性能变差。

当LiBF₄在电解液中的质量百分含量低于0.01％时，对锂离子二次电池的倍率性能、低温放电性能以及低温循环性能的改善不明显；当LiBF₄在电解液中的质量百分含量高于1％时，其对负极的作用太强，会引起负极的动力学反应变慢，导致其对负极的恶化作用超过其对负极的改善作用，进而会对锂离子二次电池的倍率性能、低温放电性能以及低温循环性能造成不利影响。

优选地，所述添加剂中含有氟代碳酸乙烯酯。

优选地，所述氟代碳酸乙烯酯在电解液中的质量百分含量为0.1％～10％。进一步优选地，所述氟代碳酸乙烯酯在电解液中的质量百分含量范围上限选自10％、8％、7％、6％、5％，下限选自0.1％、0.2％、1％、3％、4％。更进一步优选地，所述氟代碳酸乙烯酯在电解液中的质量百分含量为3％～7％。

优选地，所述氟苯在电解液中的质量百分含量范围上限选自15％、10％、7％，下限选自0.1％、3％。进一步优选地，所述氟苯在电解液中的质量百分含量为3％～7％。

优选地，所述丁二腈在电解液中的质量百分含量范围上限选自10％、3％，下限选自0.1％、0.5％。进一步优选地，所述丁二腈在电解液中的质量百分含量为0.5％～3％。

优选地，所述四氟硼酸锂在电解液中的质量百分含量为0.01％～0.5％。进一步优选地，所述四氟硼酸锂在电解液中的质量百分含量为0.1％～0.3％。

所述电解质锂盐任选自有机锂盐或无机锂盐中的至少一种，所述锂盐不包含四氟硼酸锂。

优选地，所述电解质锂盐选自含有氟元素和锂元素的化合物中的至少一种。

优选地，所述电解质锂盐选自六氟磷酸盐、六氟砷酸盐、高氯酸锂、三氟磺酰锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、三(三氟甲基磺酰)甲基锂中的至少一种。

优选地，所述电解质锂盐的浓度为0.5M～2M。锂盐浓度过低，电解液的电导率低，会影响整个电池体系的倍率和循环性能；锂盐浓度过高，电解液粘度过大，同样影响整个电池体系的倍率。进一步优选地，所述电解质锂盐的浓度为0.9～1.3M。