[发明专利]一种含有三甲基氟硅烷的锂离子二次电池电解液

说明书

本发明公开一种含有三甲基氟硅烷的锂离子二次电池电解液，包括有机溶剂、溶解在有机溶剂中的锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂含有三甲基氟硅烷，分子式为Me₃SiF，结构式为：。本发明通过在锂电池电解液中加入三甲基氟硅烷作为添加剂，能够降低电池低温内阻，改善电芯低温析锂窗口，同时其还可以一定程度地改善电池常温DCR且不影响电芯循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池技术领域，更具体地说是涉及一种含有三甲基氟硅烷的锂离子二次电池电解液。

背景技术

锂离子电池具有循环寿命长、比能量高、充电时间短、体积小、重量轻等特点，备受关注，目前已广泛应用于电子产品中，现如今随着技术的不断发展，对锂离子电池循环性能、快速充放电能力以及环境适应性提出了更高的要求。锂离子电池的阻抗是衡量电芯性能优异与否的重要指标，低温环境下电池内阻会急剧增加，电池的放电容量和倍率性能下降，且低温还会造成析锂，析出金属锂枝晶可能会刺穿隔膜，影响安全性能。电解液作为锂离子电池的重要组成部分，与电池的各项性能息息相关，低温下电解液粘度上升，导电率急剧下降，现有技术中为了改善这一问题往往是在电解液中添加一些低温降阻抗的添加剂，但是其在改善电芯低温DCR的同时还会对电芯的常温性能造成不利影响，如中国专利CN101252207B公开了一种锂离子电池用低温电解液，是以高介电常数，低粘度的溶剂为主，辅以在低温下仍有良好导电率、流动性及熔沸点低、粘度低的碳酸酯，并以相对于环形烷基碳酸酯有更低熔点和黏度的线性烷基酯作为共溶剂添加剂，来改善电解液低温导电率，该方案是通过优化电解液溶剂的方法，虽然对电解液的低温性能有一定的改善效果，但是效果非常有限，并且对电池的循环性能有一定的影响。再如中国专利CN 106129472公开了一种磷酸铁锂电池电解液，是通过在电解液中添加一些添加剂，如三乙醇胺、四乙基四氟硼酸铵、12-冠（醚）-4、15-冠（醚）-5、18-冠（醚）-6，虽然在一定程度上能改善电解液低温导电率，但这类添加剂的抗氧化性不好，可能会对电芯成膜性能造成不良影响，另外，冠醚类添加剂毒性大，不利于规模化生产。

发明内容

为了解决上述问题，本方提供一种电解液，其特点在于含有添加剂三甲基氟硅烷，该添加剂的加入能够使得电池的低温内阻降低，电芯低温析锂窗口得以改善，同时电池常温DCR有所降低且电芯循环性能不会恶化，其具体技术方案为：一种含有三甲基氟硅烷的锂离子二次电池电解液，包括有机溶剂、溶解在有机溶剂中的锂盐和添加剂，所述添加剂含有三甲基氟硅烷，分子式为Me3SiF，结构式为：,

具体地，三甲基氟硅烷在所述锂电池电解液中的质量百分比为0.01~10%，优选地，所述三甲基氟硅烷的质量百分比为0.3%~2%。这是因为当其质量浓度低于0.3％时，由于含量过少，对电芯的阻抗影响不明显，而当质量浓度高于2%时，因三甲基氟硅烷沸点较低，导致电池蒸气压过高，容易引发安全问题。

具体的，所述添加剂除三甲基氟硅烷外，还包括硫酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、不饱和磷酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,3-丙烷磺酸内酯，1-丙烯-1,3-磺酸内酯、反丁烯二腈中的一种或几种的组合；

具体地，所述的锂盐为选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiAsF6、LiPO2F2、LiN(CF3SO2)2、LiCF3SO3、LiClO4 LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)、中的一种或几种的组合，其中LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2) 中的x、y 为自然数，从电池的能量密度、功率特性、寿命等出发考虑，优选LiPF6、LiN(SO2F)2、LiBF4；在所述的锂电池电解液中的锂盐摩尔浓度为0.1~3mol/L。优选地，所述锂盐摩尔浓度为0.3~2 mol/L。

具体地，所述的有机溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯类有机溶剂中的一种或几种的组合。

具体地，所述的环状碳酸酯类有机溶剂为碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或几种的组合。