[发明专利]一种动力电池用电解液

说明书

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种动力电池用电解液。

背景技术

锂离子电池凭借其具有优异的能量密度、倍率性能及长使用寿命，广泛应用到移动电话、数码相机与便携式个人电脑等设备上，并且其应用目标正从小型移动设备向大型电动车车用电池系列(纯电动车、混合电动车及插入式混合电动车等的车用电池)与能量储存系统等方面转变。

目前，动力电池的正极一般使用高镍材料，其在循环过程中会有一定程度的膨胀，影响其电池性能的发挥。现有的电解液无法解决高镍材料带来的上述问题，而且现有的电解液的低温性能比较差、氧化稳定性也较差。

本发明旨在提供一种动力电池用电解液，该电解液具有较好的低温循环性能、高温循环性能、容量性能和氧化稳定性，能够适用于高电压的环境，并适用于作为动力电池的电解液，其能够减少高镍材料在使用过程中的膨胀。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种动力电池用电解液，该电解液具有较好的低温循环性能、高温循环性能、容量性能和氧化稳定性，能够适用于高电压的环境，并适用于作为动力电池的电解液，其能够减少高镍材料在使用过程中的膨胀。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种动力电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，所述溶剂至少包括碳酸乙烯酯和碳酸丙烯酯；

按质量份剂，所述添加剂包括：

锂盐至少包括LiBF₂(C₂O₄)。

其中，碳酸丙烯酯(PC)具有较高的介电常数(64.4)和较低的熔点(-49℃)，因此，含有PC的电解液即使在较低的温度下仍具有较好的电导率。但在PC基电解液中，锂离子嵌入石墨的过程伴随着PC的共插现象。PC的分解电势小于相应的溶剂化嵌入锂离子的还原势，生成的二元嵌入化合物不稳定，将在石墨层分解产生丙烯而导致石墨电极的剥落，形成小的石墨颗粒，进而导致石墨电极可逆容量下降；碳酸乙烯酯(EC)具有高的介电常数(95.3)和闪点(＞100℃)，能够使电解质锂盐在其中充分的溶解和电离。由于EC有较高的介电常数，EC基电解液有较高的电导率。EC对锂具有较强的反应活性，Li-C电极在EC基电解液的SEI膜组分中，还原产物(CH₂OCO₂Li)₂是其主要成分，这是一种有效的钝化剂和保护剂，不仅能阻止溶剂分子共插对电极的破坏，而且还具有较好的导锂性能。

氯代碳酸乙烯酯能够在碳负极表面形成稳定的钝化膜(SEI)，减小溶剂的过度分解和锂离子的消耗。在PC基锂盐电解液体系中加入微量的氯代碳酸乙烯酯，可以提高电池的可逆容量，这是由于氯代碳酸乙烯酯在充放电过程中缓慢释放出CO₂的缘故。

氟代硼基化合物(C₆H₃F)O₂B(C₆H₃F₂)能够与锂盐阴离子如F^-、PF₆^-等形成配合物，从而提高锂盐在有机溶剂中的溶解度和电导率。

由于碳酸锂(Li₂CO₃)是SEI膜的有效成分之一，并且是电子的绝缘体和传递锂离子的良好媒介，因此将Li₂CO₃用作添加剂，通过大量Li₂CO₃颗粒覆盖在电极表面形成保护层，以期抑制高压下电解液的分解，保证了SEI膜在高电压循环过程中保持薄和稳定的特性，同时还能提高电极在高电压下的容量稳定性。其还能缓解Mn的溶解，并抑制HF的生成。Li₂CO₃沉淀颗粒也可作为Li⁺传递的快速通道，不会堵塞Li⁺到达电极表面的传递路径。包含Li₂CO₃电解液的使用最终实现了电极高电压下循环稳定性的改善。

二苯醚的氧化聚合电位低于溶剂的氧化电位，其可以优先在正极极片表面氧化聚合成膜，该膜可以改善电池的高温循环性能。