[发明专利]一种锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

为克服现有技术中的电解液通常难以兼顾低温性能和高温循环、高温存储性能的问题，本发明提供了一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物。同时，本发明还公开了采用上述锂离子电池电解液的电池。本发明提供的锂离子电池电解液可有效改善电池的低温性能和高温循环、高温存储性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池电解液的技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及采用该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是一种能量密度高循环寿命长的新型能源器件，目前已经充分运用在各种移动电器中，并往汽车电动化方向快速发展。为了提高锂离子电池的能量密度，人们在锂离子电池中不断开发新型正极材料和负极材料，相应地为了提高匹配新型电极材料，锂离子电池的电解液也需要不断开发新的材料和配方。

锂离子电池电解液通常由电解质盐和溶剂及添加剂组成。溶剂主要是碳酸酯类的混合物，同时也会选择性的添加一定量的羧酸酯，如乙酸酯，丙酸酯类等。添加剂则品种繁多，功能各异。由于添加剂一般用量较少而具有较高的效费比，常常用于提供锂盐和溶剂不具有的某些性能，或者弥补它们的不足，或者增强电解液(在电池中的)的各种性能。比如联苯和环已基苯用于电池的过充保护，碳酸亚乙烯酯用于提高循环寿命，1,3-丙烷磺酸内酯用于提高高温性能，氟代苯用于改善电解液对电极片的浸润性等。

电解液中使用的锂盐，主要是六氟磷酸锂，它具有受热易分解，遇水易反应的特点。由于六氟磷酸锂在高温下的不稳定性，它容易分解产生活性较强的五氟化磷气体或者与水分作用产生氢氟酸，从而引发电池中进一步的副反应，对电池的循环产生明显的有害作用，在高温下这一负面影响更加显著。常用的溶剂无法对此形成有效的保护，为了提高锂离子电池循环寿命，开发电解液的添加剂在负极表面形成固体电解质界面膜(SEI膜)，可以提高电池的循环寿命和高温存储性能。但是现有的电解液通常难以兼顾低温性能和高温循环、高温存储性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的电解液通常难以兼顾低温性能和高温循环、高温存储性能的问题，提供一种锂离子电池电解液。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

提供一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物。

同时，本发明还提供了一种包括上述电解液的锂离子电池。

由于采用以上技术方案，本申请的有益之处在于：

本发明的发明人发现，在电解液中添加丙炔酸酯化合物后，可在一定程度上提高电池的常温循环性能和一定的高温存储性能，但会明显劣化电池的低温性能和高温循环性能，推测原因在于丙炔酸酯化合物在首次充电过程中可被氧化分解，在负极表面形成SEI膜，一定程度上阻止了溶剂和锂盐的进一步分解，提升电池的常温循环性能和一定的高温存储性能。但是，丙炔酸酯化合物形成的SEI膜阻抗大，会发生析锂；并且，该SEI膜在高温循环过程中会逐渐溶解或破裂，致使暴露的负极与电解液发生化学反应，使得电池容量迅速衰减。

本发明所提供的锂离子电池电解液通过将丙炔酸酯化合物和含氰基的叔胺类化合物共同使用，可以有效改善丙炔酸酯化合物成膜导致的阻抗大的问题，抑制析锂；同时可有效改善SEI膜致密性，提高高温循环性能和高温存储性能。

另外，上述锂离子电池电解液中，添加剂可与正极表面强氧化性的活性位点进行络合，减少了活性位点对电解液的氧化分解作用；并且，含氰基的叔胺类化合物分子中心的氮原子具有独对电子，具有一定的碱性，能够缓和或冲抵电解液中LiPF₆分解带来的酸性物质(HF，PF₅，POF₃等)的酸性，减轻了这些分解产物在高温下对电池性能的消极影响。