[发明专利]一种三盐体系的锂离子电池非水电解液及锂离子电池

说明书

本发明属于电池领域，公开了一种三盐体系的锂离子电池非水电解液及锂离子电池。本发明三盐体系的锂离子电池用非水电解液包含锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其中，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄和LiDFOB，且所述锂盐中LiBF₄和LiDFOB的总加入量为锂盐质量的0.05‑0.15％；所述添加剂中包含氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3‑丙烷磺内酯(1,3‑PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、二氟磷酸锂(DFP)中的一种或多种。这种锂离子电池用非水电解液中含有三种锂盐组成的混合锂盐和独特的组合添加剂，在低温和常温环境下可有效防止电解质在阴极表面的氧化和电解液的分解，能够提高锂离子电池的低温性能和循环寿命。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体是涉及一种三盐体系的锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由阳极、阴极、电解质和分离器组成。电解质不具备电子导电性，只具有离子导电性，其主要功能是在阴阳两极之间转移锂离子。虽然锂离子电池的工作电压、能量密度等基本性能都是由阴阳极的组成材料所决定的，但是想要获得优良的电池性能，电解液就必须具有较高的离子导电性、电化学稳定性和热稳定性，而考虑到阳极的还原反应和阴极的氧化反应，电解液必须在每个相应的电势区保持电化学稳定性。

近几年来由于锂离子电池高能量密度和易用性设计的特点使其应用广泛，尤其是在电动汽车能源和替代能源的发展方面，大中型的锂离子电池也被用作产生电能的储能源。随着锂离子电池的应用领域扩展到电动汽车领域和电力存储领域，高电压电极活性材料被广泛应用。

然而，一方面，由于锂离子电池阴极采用的是高电势的阴极活性材料，阳极采用的是低电势的阳极活性材料，所以电解质的电位窗比活性材料的电位窗窄。电解液暴露在阴极和阳极电极表面，容易分解。同时，锂离子电池在电动汽车或者电力存储设备中使用时，容易暴露在高温环境中。此外，电池的温度也会由于瞬时充电和电流的变化而升高。因此，在高温环境下，电池的使用寿命会降低，可存储的能量也会减少。另一方面，锂离子电池的主盐LiPF₆在高温或痕量水的作用下容易分解产生HF，破坏SEI膜和腐蚀电极材料，释放过渡金属离子，进一步促进电解液的分解，形成恶性循环，造成锂离子电池性能的恶化。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种三盐体系的锂离子电池用非水电解液，该电解液在低温和常温环境下可有效防止电解质在阴极表面的氧化和电解液的分解，能够提高锂离子电池的低温性能和循环寿命。

为达到本发明的目的，本发明三盐体系的锂离子电池用非水电解液包含锂盐、非水有机溶剂和添加剂，其中，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄和LiDFOB，且所述锂盐中LiBF₄和LiDFOB的总加入量为锂盐质量的0.05-0.15％；所述添加剂中包含氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺内酯(1,3-PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、二氟磷酸锂(DFP)中的一种或多种。

根据本发明的一些实施例，本发明所述添加剂中包含硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-丙烷磺内酯(1,3-PS)、碳酸亚乙烯酯(VC)和二氟磷酸锂(DFP)。

优选地，本发明所述添加剂中包含占电解液质量0.8-1.2％的硫酸乙烯酯(DTD)、占电解液质量0.4-0.6％的1,3-丙烷磺内酯(PS)、占电解液质量0.4-0.6％的碳酸亚乙烯酯(VC)和占电解液质量0.8-1.2％的二氟磷酸锂(DFP)。

根据本发明的一些实施例，本发明所述添加剂中包含占电解液质量1％的硫酸乙烯酯(DTD)、占电解液质量0.5％的1,3-丙烷磺内酯(PS)、占电解液质量0.5％的碳酸亚乙烯酯(VC)和占电解液质量1％的二氟磷酸锂(DFP)。

优选地，按锂离子计，所述锂盐在电解液中的浓度为1-1.5M。