[发明专利]一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池

说明书

一种锂离子电解液及使用该电解液的锂离子电池。所述的锂离子电解液包括溶剂、锂盐和添加剂等。所述的锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF₆)和高含量双三氟甲基磺酰亚胺(LiTFSI)和/或双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)等；所述的添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3丙磺酸内酯(PS)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)等。本发明的电解液通过使用高含量的双三氟甲基磺酰亚胺(LiTFSI)和/或双(氟磺酰)亚胺锂(LiFSI)结合负极成膜添加剂和/或正极保护添加剂可以改善锂电池的循环和高温存储性能。本发明适用于4.2V及以上范围的锂离子电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池自从商业化以来，由于它的轻便、比能量高、无记忆效应、循环性能好，被广泛用于数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域。随着锂离子电池的广泛应用，消费者对锂离子电池的能量密度、循环寿命、高温性能、安全性等性能提出了更高的要求。

提高能量密度的方式有以下两种，一方面可以提高电池的充电电压、采用充电电压更高的正极、采用工艺提高现有电池的电压或采用高容量的高镍正极材料，如NMC622、NMC811、NCA等；另一方面可以采用高能量密度的硅碳等负极材料，从而提高电池的能量。但提高电压或采用高镍正极材料表面不稳定，表面的过渡金属离子处于高氧化态，导致电解液容易被氧化，导致过渡金属离子溶出，此外高镍正极表面不稳定，存在析氧问题；对于负极而言，正极过渡金属离子溶出若迁移到负极会破坏负极SEI膜，对于硅碳负极其表面的SEI膜不稳定，充放电过程中容易被破坏，故会导致高能量密度电池性能劣化。

电解液是影响锂离子电池性能的重要因素，而其中的添加剂又是其中关键的组分，通过一种或者多种添加剂可以显著提高锂离子电池的电性能。例如：申请号为CN201610304130.3的发明《电解液及锂离子电池》，公开了六氟磷酸锂(LiPF₆)和双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)，组合羧酸酯和/或氟代羧酸酯；碳酸酯和/或氟代碳酸酯；以及砜，得到了粘度低、离子导电性好、能用于4.5V及以上电压的锂离子电池。砜和氟代碳酸酯含量高会导致粘度大，羧酸酯、氟代羧酸酯可以有效降低氟代碳酸酯及砜的粘度，因此赋予电解液更低的粘度及更高的离子导电性。砜类的加入会导致电池容量偏低且负极界面不好，而且羧酸酯含量较高时电池的高温存储和高温循环性能需要进一步研究考证。

锂离子电池电解液的锂盐目前大部分采用的是六氟磷酸锂，研究表明电解液中的六氟磷酸锂(LiPF₆)会发生分解产生PF₅和LiF，PF₅是强路易斯酸，会和溶剂发生反应尤其在高温下导致电池产气，此外六氟磷酸锂(LiPF₆)在痕量水的作用下，会与水反应生成LiF，POF₃和HF，HF会腐蚀正极表面的过渡金属离子，导致过渡金属离子溶出，破坏正极，同时迁移到负极的话也会破坏负极的SEI，从而影响电池的电性能。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的锂电池中锂盐的分解问题和其与痕量水发生副反应导致电池产气或性能劣化等问题，提供一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述的有机溶剂包括A和/或B，所述的A为碳酸酯或氟代碳酸酯，所述的B为羧酸酯或氟代羧酸酯；所述的锂盐包括六氟磷酸锂，此外，所述的锂盐还包括双三氟甲基磺酰亚胺和/或双(氟磺酰)亚胺锂；所述的添加剂包括负极成膜添加剂和/或正极保护添加剂。

一种含有上述的电解液的锂离子电池，所述的锂离子电池包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、锂离子隔膜、粘结剂和电解液。