[发明专利]一种适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液

说明书

本发明涉及一种适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液，其包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐，所述添加剂包括正极保护添加剂三(2‑氰乙基)膦，和低阻抗添加剂四氟硼酸锂和/或二氟磷酸锂。所述三(2‑氰乙基)膦可在受热时气化分解释放出具有扑获电解液体系中氢自由基(H·)的阻燃自由基磷自由基(P·)，阻止碳氢化合物燃烧或爆炸的链式反应发生，进而起到阻燃的效果提高电池安全性，并且三(2‑氰乙基)膦含有氰基与正极中的金属离子发生络合作用，抑制电解液的分解和金属离子的溶出，可延长电芯高温循环寿命。同时四氟硼酸锂和/或二氟磷酸锂在负极形成SEI膜的阻抗较低，能够确保锂离子的脱出和嵌入，有利于电芯的低温性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液。

背景技术

近年来，锂离子电池在智能手机、平板电脑、智能穿戴、电动工具和电动汽车等领域得到了广泛的应用。随着锂离子电池的广泛应用，消费者对锂离子电池的使用环境、需求不断提高，这就要求锂离子电池能够具有高低温性能兼顾的特性。但是，锂离子电池在使用过程中存在安全隐患，当电池处于持续高温等一些极端的使用情况下容易发生严重的安全事故，起火甚至爆炸。

电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的性能影响重大。为了解决这些问题，通过向电解液中添加阻燃剂(如磷酸三甲酯等)能够改善安全性能，但这些添加剂的使用会导致电池性能严重劣化。因此开发能够在不影响电池电化学性能的前提下，并起到安全保护的锂离子电池电解液是目前迫切需要的。

发明内容

本发明的目的是为了改善现有技术的不足，提供一种适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液及包括该电解液的锂离子电池，该锂离子电池在具有高安全性的同时还具有良好的高温循环和低温充放电性能。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种电解液，特别的，所述电解液适用于高能量密度锂离子电池，所述电解液包括非水有机溶剂、添加剂和锂盐；所述添加剂包括正极保护添加剂和低阻抗添加剂；其中，所述正极保护添加剂包括三(2-氰乙基)膦，所述低阻抗添加剂包括四氟硼酸锂和/或二氟磷酸锂。

作为本发明适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液，所述正极保护添加剂还包括丁二腈(SN)和/或己二腈(ADN)。

作为本发明适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液，所述三(2-氰乙基)膦的含量为电解液总质量的0.1-4wt.％，例如为0.1wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％、0.8wt.％、1wt.％、2wt.％、3wt.％或4wt.％。

作为本发明适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液，所述丁二腈和/或己二腈的含量为电解液总质量的0.1-4wt.％，例如为0.1wt.％、0.5wt.％、0.6wt.％、0.8wt.％、1wt.％、2wt.％、3wt.％或4wt.％。

作为本发明适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液，所述四氟硼酸锂和/或二氟磷酸锂的含量为电解液总质量的0.2-3wt.％，例如为0.2wt.％、0.5wt.％、0.8wt.％、1wt.％、1.5wt.％、2wt.％、2.5wt.％或3wt.％。

作为本发明适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液，还包括负极成膜添加剂，所述负极成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯。

作为本发明适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液，所述氟代碳酸乙烯酯的含量为电解液总质量的5-15wt.％，例如为5wt.％、6wt.％、7wt.％、8wt.％、9wt.％、10wt.％、11wt.％、12wt.％、13wt.％、14wt.％或15wt.％。

作为本发明适用于高能量密度锂离子电池的高安全性电解液，所述的非水有机溶剂选自环状碳酸酯中的至少一种与线性碳酸酯和线性羧酸酯两者中的至少一种按任意比例混合的混合物。