[发明专利]锂离子电池及其电解液

说明书

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种锂离子电池及其电解液。

背景技术

随着锂离子电池在便携电器领域的迅速发展，锂离子电池技术正朝着特 殊领域如军用和航空领域发展。目前锂离子电池存在的主要问题是其低温性 能不能满足要求，在低温下锂离子电池的输出性能下降主要表现在有效容量 的下降和放电电压平台的降低。电解液的性能及其与正极片和负极片形成的 界面状况很大程度上影响锂离子电池的低温性能。当锂离子电池处于低温条 件下时，电解液的粘度增大，电导率降低，导致充放电容量非常低甚至出现 析理等现象，进而使得锂离子电池不能正常使用甚至发生爆炸。

电解液中的有机溶剂和添加剂对锂离子电池的低温性能有重要影响。如 果增加低熔点、低粘度的有机溶剂的含量，锂离子电池的低温性能有所提高， 但高温性能变差。2000年2月10日授权公告的日本专利JP3032338公开了 一种含有由碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯和丙酸甲酯组成的三元体系有机溶剂的 非水电解质二次电池。但是，碳酸二甲酯会使电池的充电/放电循环效率变差， 并且丙酸甲酯由于其对负极具有相对较高的反应活性而使电池的放电特性 变差。

使用具有高沸点、低蒸气压的有机溶剂，或者在电解液中添加特殊的添 加剂可以提高锂离子电池的高温存储性能。在使用高沸点、低蒸气压的有机 溶剂时，一般都存在电解液的粘度升高、电导率降低和放电特性降低等问题； 采用特殊的添加剂，往往在改善某方面性能的同时，恶化了其它方面的性能。 2008年10月29日授权公告的日本三洋电机株式会社的专利CN100429821C 提供一种含有碳酸亚乙烯酯(VC)、硼氟化锂(LiBF₄)和环烷基苯衍生物 的非水电解质电池，可以大幅度地改善电池的高温保存特性，但其低温性能 恶化。另外，添加剂氟代碳酸乙烯酯(FEC)能够先于有机溶剂在负极表面 发生还原反应，抑制有机溶剂的进一步分解，提高了SEI保护膜的稳定性， 从而改善电池的循环性能。但是当电池处于高温环境时，由于FEC容易被还 原，所以容易在负极上被分解，进而产生二氧化碳或有机气体，致使电池胀 气严重，高温特性恶化。

目前的技术而言，电解液还不能同时满足锂离子电池的高温性能和低温 性能的需求。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池及 其电解液，所述锂离子电池同时具有良好的高温存储性能、高温循环性能、 低温放电性能和室温放电倍率性能。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子电 池的电解液，其包括：有机溶剂；电解质锂盐；以及组合添加剂。所述组合 添加剂包括：低粘度非质子溶剂，20℃下粘度小于1mPa·s；硫酸亚乙酯 (DTD)；四氟硼酸锂(LiBF₄)；以及氟代碳酸乙烯酯(FEC)。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括：正极片， 包括正极集流体和设置于正极集流体上且包括正极活性物质、粘接剂和导电 剂的正极活性物质层；负极片，包括负极集流体和设置于负极集流体上且包 括负极活性物质、粘接剂和导电剂的负极活性物质层；隔离膜，设置于正极 片和负极片之间；以及电解液。其中，所述电解液为根据本发明第一方面所 述的锂离子电池的电解液。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

本发明的组合添加剂能显著降低电解液的粘度，增强其对隔离膜的渗透 性和对电极材料的浸润性，提升锂离子电池的低温放电性能。

本发明的电解液可以在正极表面形成低阻抗的CEI保护膜，不增加锂离 子在正极活性物质的固体颗粒中的极化，减缓正极活性物质对电解液的氧 化，从而可以把锂离子电池的最高工作电压提高到4.45V以上。

本发明的电解液可以在负极表面形成薄且致密的SEI保护膜，能够抑制 负极活性物质的剥离，使锂离子电池具有良好的高温存储性能和高温循环性 能。

由于本发明的电解液分别同时在正负极表面形成了薄且有效的CEI保护 膜和SEI保护膜，使得锂离子电池的低温放电性能和室温放电倍率性能提升 的同时，锂离子电池的高温存储性能和高温循环性能也得到了保证。

具体实施方式

下面说明根据本发明的锂离子电池及其电解液以及实施例、对比例及测 试过程以及测试结果。