[发明专利]一种电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述的添加剂包括抑制产气添加剂、负极成膜添加剂、正极成膜添加剂和低阻抗型添加剂，所述的抑制产气添加剂为碳酸亚乙烯酯；所述的负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯和/或三(三甲基硅烷)亚磷酸酯；所述的正极成膜添加剂为己二腈和/或丁二腈；所述的低阻抗型添加剂为双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的一种或几种。本发明通过添加剂的协调作用，可以有效抑制电解液在预充过程中的产气量，改善电池在高温下的循环性能，提高锂离子电池的生产效率。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液及锂离子电池。

背景技术

在当前不可再生能源大量被消耗和环境条件持续恶化的状况下，锂离子二次电池作为绿色可持续的新型能源技术被广泛的应用在便携设备、电动车和能源储备中；近年来，虽然锂离子二次电池在高能电池领域中取得了重大进展，但其能量密度仍然难以满足消费产品日益增长的需要；提升电池能量密度一般有选择高容量、高压实密度材料和提升电池工作电压两种途径。

石墨类材料是最常见的锂离子电池负极材料之一；在电池预充电过程中，电解液中的组分会在负极表面分解形成SEI膜并放出气体，由于材料表面与电解液反应过程较为复杂，产生的某些物质可以很大程度的影响电池内阻、寿命等性能，因此，寻求新型抑制产气添加剂或在现有添加剂中发掘具有抑制产气功能的添加剂，降低预充过程产气，是提高电池生产效率和改善电池性能的关键。

作为一种出色的负极成膜添加剂，碳酸亚乙烯酯优先于电解液溶剂在负极材料表面发生分解形成固体膜层，这层固体膜可以有力的阻碍溶剂在材料表面的继续分解，因此碳酸亚乙烯酯具有抑制产气的潜在能力，但在高电压或高温条件下，碳酸亚乙烯酯不仅在负极发生还原分解，同时在正极材料表面发生氧化分解，导致因成膜不均而产生的循环效率低下的情况，降低了碳酸亚乙烯酯应用于抑制产气方面的可能性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够有效抑制锂离子电池在预充电过程中的产气量，且不降低锂离子电池的循环性能的电解液及锂离子电池。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一个目的是提供一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述的添加剂包括抑制产气添加剂、负极成膜添加剂、正极成膜添加剂和低阻抗型添加剂，所述的抑制产气添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)；所述的负极成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)和/或三(三甲基硅烷)亚磷酸酯(TMSPI)；所述的正极成膜添加剂为己二腈(ADN)和/或丁二腈(sN)；所述的低阻抗型添加剂为双草酸硼酸锂(LIBOB)、二氟草酸硼酸锂(LIDFOB)、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的一种或几种。

本发明的添加剂的氧化电位均在有机溶剂的氧化电位之前，在电池预充电过程中被优先氧化，并且，通过抑制产气添加剂、负极成膜添加剂、正极成膜添加剂和低阻抗型添加剂的有机配合，使得该添加剂在负极表面形成优良的SEI膜，阻止电解液在材料表面的继续氧化分解，在降低内阻、改善循环性能的同时，有效的减少了锂离子电池在预充电过程中的产气量，可以提高锂离子电池生产过程中的安全性，改善锂离子电池的循环性能。

优选地，所述的抑制产气添加剂、所述的负极成膜添加剂、所述的正极成膜添加剂、所述的低阻抗型添加剂的投料质量比为0.1～5∶0.2～10∶0.5～2∶1，进一步优选为0.5～5∶1～3∶0.5～1.5∶1，更优选为1～5∶2.5～3∶0.5～1.5∶1，最优选为2～3∶2.5～3∶0.5～1.5∶1，通过进一步优选各类添加剂的投料比，使得电池在预充电过程中的产气量进一步降低，循环性能进一步提高。

优选地，所述的添加剂的添加质量为所述的电解液总质量的1％～20％，进一步优选为3％～15％，更优选为3％～10％，最优选为6～10％，从而在兼顾成本的情况下，使得电池在预充电过程中的产气量进一步降低，循环性能进一步提高。