[发明专利]一种电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种电解液及锂离子电池，其包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂为具有通式MXn的添加剂，其中，M为能与Li形成合金的金属元素或类金属元素；X为PF₆^‑、BF₄^‑、FSI^‑、TFSI^‑、ClO₄^‑、NO₃^‑、卤离子中的至少一种，n为大于等于1的整数。本发明中的电解液改善了锂离子电池在低温或过充情况下的析锂问题，提高了电池的安全性。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，具体涉及一种电解液及含有该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有高的工作电压、高能量密度、长循环寿命及环境友好等众多优点，目前已广泛应用于手机、平板电脑、相机等数码产品中。近年来，随着国家对新能源项目的需求与支持，锂离子电池应用正向储能电网及电动汽车领域蔓延。目前，商用锂离子电池电解液溶剂主要采用极易燃烧的碳酸酯类有机溶剂，电池在过充、低温等条件下，会在负极侧析出锂，长时间工作下，会导致锂枝晶生长，刺穿隔膜，使电池内部发生短路，继而引发燃烧甚至爆炸的安全事故。

为了减少锂枝晶的生长，目前主要是通过使用固体电解质物理地阻止枝晶生长；通过使用三维调整表面电场以改变Li沉积的初始成核作用；通过使用改进的隔膜防止锂枝晶的生长。然而这些手段还不能广泛应用在商业化的锂离子电池中，最直接、有效、经济的方法是对电解液进行改性研究。

在电解液的研究中，通常是引入添加剂来抑制负极析锂。然而这些添加剂可能与目前正在广泛使用的商品化碳负极如石墨负极不兼容，容易剥离石墨；或者通过在碳负极表面形成高阻抗的钝化膜，通过提高过电位来抑制析锂，这些添加剂的引入虽然一定程度上抑制了析锂问题，但是带来电池阻抗的增加，损害了电池容量和长期循环性能。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的是提供一种电解液，所述电解液基于化学合金化反应从而可以很好的消除锂枝晶和抑制析锂。此外，本发明的第二个目的是提供一种锂离子电池，该锂离子电池中含有本发明中的电解液，从而改善了锂离子电池在低温或过充情况下的析锂问题，提高了电池的安全性。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电解液，其包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂为具有通式MXn的添加剂，其中，M为能与Li形成合金的金属元素或类金属元素；

X为PF₆^-、BF₄^-、FSI^-、TFSI^-、ClO₄^-、NO₃^-、卤离子中的至少一种，n为大于等于1的整数。

进一步的，所述M选自Si、Al、Mg、Sn、Cd、Ge、Sb、Pb、Zn、Bi、In、Ga中的至少一种。

进一步的，所述添加剂为AlF₃、Mg(NO₃)₂、Mg(TFSI)₂、SnF₂、SbF₃中的至少一种。

进一步的，所述电解液中，所述添加剂的质量百分比为0.01％-1％。

进一步的，所述锂盐的浓度为0.5～3.5mol/L。

进一步的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、四氟硼酸锂、二氟磷酸锂、高氯酸锂、氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双乙二酸硼酸锂中的至少一种。