[发明专利]一种锂离子电池用低温电解液及应用

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用电解液及其应用，电解液的溶质为含硼锂盐中的一种或者二种以上，溶剂为醋酸酯类化合物中的一种或者二种以上，电解液含有添加剂为一种或者二种以上成膜添加剂；这种低温电解液在‑40℃下具有较高的电导率、以及较低的电荷转移阻抗和SEI膜阻抗，可以减小锂离子电池的极化，提高其在低温下的容量性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别涉及锂离子电池低温电解液。

背景技术

锂离子电池因具有较高的能量密度、功率密度、循环使用寿命长、灵活轻便等优点已广泛应用于很多领域，如电子设备以及混合动力电车等，成为新能源领域最具应用前景的能源存储技术。随着锂离子电池应用范围的日渐扩大，特别是在电动车、航空航天和军工领域的应用，对电池的低温充放电性能有了更高的要求，但锂离子电池在低温环境下充放电性能差，尤其是在零下三十度以下，普通的锂离子电池基本无法使用，若锂离子电池的低温性能得到改善，其在更多领域的应用将得到更加长足的发展。

锂离子电池广泛使用的正极材料有LiFePO4、LiV2(PO4)3、LiMn2O4；负极材料有人造石墨、天然石墨、中间相碳微球等；传统的锂离子电池电解液采用溶有锂盐的有机溶剂混合物，锂盐主要为LiPF6、溶剂由两种或三种碳酸酯类有机溶剂组成，如：碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)等；添加剂一般为VC和PS。

电解液作为传导离子和电子的介质，是电池的重要组成部分之一，其组成对于电池的常温性能，特别是低温性能有着很大的影响，通过改进电解液组分(包括锂盐、溶剂和添加剂)提高锂离子电池的低温性能是一种更为行之有效的方法，因此开发锂离子电池用低温电解液至关重要。电解液对电池低温性能的影响主要体现在其对电导率、SEI膜性质和电荷传递电阻的影响。目前广泛使用的锂盐LiPF6极易与电解液中的微量水反应生成HF破坏电极/电解液界面稳定性、且会在电极表面生成较厚的LiF，增大了电池内阻，从而导致电池在低温-40℃下的极化更为严重；广泛使用的溶剂碳酸乙烯酯由于具有优异的成膜特性，成为电解液中不可或缺的组分，但其熔点很高(36℃)，导致由其配制的电解液在低温-40℃下的粘度大，从而大幅度降低了离子电导率。通过优化电解液组分，提高其在低温下的电导率，降低电荷转移电阻，从而达到提高锂离子电池在-40℃低温性能的目的。目前关于锂离子电池用低温电解液的研究较少，值得深入研究。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种锂离子电池用低温电解液，此电解液在低温-40℃下具有很高的离子电导率，具有较小的电荷转移电阻，且在电极表面形成的SEI膜中LiF含量少，从而使得电池在低温-40℃下的极化减弱，提高了电池的低温时的容量性能和倍率性能。

为达到上述目的,本发明采用的具体方案如下:

所述锂离子电池用低温电解液组成包括：

1.作为电解液的溶质：含硼锂盐中的一种或者二种以上；所述的锂盐于电解液中浓度为0.05mol/L～5mol/L；

2.作为电解液的溶剂：醋酸酯类化合物中的一种或者二种以上；

3.作为电解液的添加剂：一种或者二种以上成膜添加剂；所述的成膜添加剂于电解液中质量分数为0.01％～10％；

含硼锂盐为四氟硼酸锂，含硼锂盐浓度优选的是0.2mol/L～2mol/L。

所述的溶质中还添加有LiPF6作为辅助溶质，辅助溶质于电解液中浓度优选的是0.1mol/L～1mol/L。

所述电解液中还添加有碳酸乙烯酯，碳酸丙烯酯，碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯，碳酸二甲酯中的一种或者二种以上，其与醋酸酯类化合物共同作为电解液的溶剂，碳酸酯类化合物与醋酸酯类化合物的体积比1:10～10:1；