[发明专利]一种锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及功率型圆柱锂离子电池。

背景技术

功率型锂离子电池要求锂电池能够满足瞬间和持续性的大电流充放电能力，使用过程具有较低的温升和较宽的工作温度范围，同时具有较高的安全性能。

对功率型电池电解液而言，需要在大电流放电过程中快速的实现锂离子的扩散减小极化，降低SEI膜的阻抗，提高电解液在宽温范围内具有较高的电导率，在低温-20℃环境下仍可以实现大倍率的放电能力；同时在大电流使用过程中伴随着电池温度升高要求电解液可以满足在60-80℃高温条件下正常工作；此外，要求电池液高温储存和高温大电流使用过程中内阻变化较低以保证电池具有较高的输出性能，并尽可能的降低电池液使用过程中的温升以提升循环寿命。然而，在功率型圆柱电池电解液方面，兼顾到低温和高温大倍率输出性能的同时具有较好的储存性能以保证电池使用过程中具有较低的内阻变化率和长循环寿命能力，是一大难点。

功率型圆柱电池在大倍率充放电过程中安全性能也会受到影响，尤其是大倍率充电过程中可能由于温度升高造成防爆阀弹开，持续过充造成电池爆炸等安全问题，目前解决防过充安全问题一般是在电解液中添加一定量的防过充添加剂，但大多数防过充添加剂的引入一方面会带来电池阻抗的增加，降低输出性能，同时防过充添加剂会对电池的循环寿命、储存性能带来不可逆的影响。

其中，中国专利CN105336986提供了一种含有FEC、TMSB和DFOB/BOB组成的功率型低温电解液，实现了电解液在低温环境下具有较高的电导率和较好的输出性能；但研究发现该电解液使用过程中存在TMSB和BOB等过度参与成膜的问题，负极SEI膜较厚，阻抗仍较大，从而造成电池低温放电平台相比常规电解液有明显改善、且电解液的放电效率并未明显增加的问题，同时该电解液的高温储存性能存在明显缺陷，其高温60℃长期储存后容量保持和恢复能力较低，更重要的是该方案未能很好的解决电池在大倍率充电过程中防过充性能，存在安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有功率型电池电解液负极成膜阻抗较高，虽提升了放电平台但放电效率并不理想，同时高温长期储存性能尤其是容量保持和恢复能力较低，大倍率放电过程中温升较高，防过充等安全性能不佳等问题，本发明提供一种能够在不加入防过充添加剂的前提下解决上述问题的功率型锂离子电池电解液，很好满足了功率型电池电解液对宽温区大电流充放电能力、温升控制、高温储存和防过充性能的要求。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括添加剂A、添加剂B、添加剂C和添加剂D；所述添加剂A为氟代碳酸乙烯酯、1，2-二氟代碳酸乙烯酯中的一种或两种，所述添加剂B为含磷和/或含硼的有机酯类化合物，所述添加剂C为锂盐型添加剂，所述添加剂D为具有2～3个腈基官能团的腈类化合物。

优选地，所述添加剂A的添加量占电解液总质量的0.5～10％，所述添加剂B的添加量占电解液总质量的0.1～3％，所述添加剂C的添加量占电解液总质量的0.1～2％，所述添加剂D的添加量占电解液总质量的0.3～3％。

优选地，所述添加剂B为三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三氟甲磺酸三甲基硅酯、三氟乙酸三甲基硅酯、三(三乙基硅烷)磷酸酯、三(三乙基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)亚磷酸酯、三(三乙基硅烷)亚磷酸酯、硼酸三(六氟异丙基)酯、三(六氟异丙基)磷酸酯、三(六氟异丙基)亚磷酸酯中的至少一种。

优选地，所述添加剂C为二氟磷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟双(草酸根)合磷酸锂、四氟硼酸锂、4，5-二腈基-2-三氟甲基咪唑锂中的至少一种。

优选地，所述添加剂D为己二腈、丁二腈、二甲基戊二腈、1，3，6-己烷三腈、庚二腈中的至少一种。

优选地，所述添加剂还包括低阻抗添加剂E，所述低阻抗添加剂E为碳酸亚乙烯酯VC、亚硫酸丙烯酯PS、亚硫酸丁烯酯BS、硫酸亚乙酯DTD中的至少一种，所述低阻抗添加剂E的添加量占电解液总质量的0.1～1.5％。

优选地，所述非水性有机溶剂为碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸丙烯酯PC、碳酸乙烯酯EC和碳酸甲丙酯MPC中的两种以上按任意比例混合的混合物；所述非水性有机溶剂占电解液总质量的65％～85％。