[发明专利]一种提高锂离子电池高低温性能的方法及其电解液

说明书

本发明公开了一种提高锂离子电池高低温性能的方法及其电解液，所述电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括腈类化合物和全氟‑2‑甲基‑3‑戊酮，所述腈类化合物含有1～5个氰基，选自丁二腈、己二腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2‑二(氰乙氧基)乙烷、1,3,6‑己烷三甲腈、1,2,3‑三(氰乙氧基)丙烷中的至少一种。本发明通过腈类化合物和全氟‑2‑甲基‑3‑戊酮的联用产生协同效应，具有显著提高锂离子电池高低温循环性能的优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，特别涉及一种提高锂离子电池高低温性能的方法及其电解液和包含所述电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、对环境友好等优点而广泛应用于3C数码产品、电动汽车等领域。随着电子产品和电动汽车的快速发展，消费者对锂离子电池的能量密度的要求越来越高，而且同时要求具有优异的高温循环、储存和低温放电性能。

为了提高锂离子电池能量密度，提高正极活性材料充电截止电位是一种有效的解决方案。但是，随着正极材料充电电压的不断提高，非水电解液溶剂在正极材料表面的氧化反应也不断加剧，导致电芯产气、内阻增大等问题，恶化电芯循环稳定性；另外，随着正极材料中过渡金属离子的溶出，在正极侧加剧溶剂氧化，在负极侧还原沉积破坏SEI，导致电芯整体性能恶化。

索尼专利JP2010073367A公开了腈基化合物能有效络合过渡金属离子，提高电解液耐氧化性；LG化学专利KR1195931B1公开了一种含有醚键的多腈化合物，作为电解液添加剂，能有效提升电芯的高温循环及存储性能。也就是说，本领域普遍认为腈类化合物能够提高电芯的高温性能，但同时，腈类化合物由于存在粘度高、石墨负极兼容性差等缺陷，增加了电芯内阻，会导致电芯常温及低温循环性能恶化。

为了同时提高电池的高低温性能，杉杉新材料专利CN109687024A公开了硫酸酯与腈类化合物的组合添加剂，有效解决了腈类添加剂导致的常温循环恶化问题。但是硫酸酯添加剂热稳定性差，容易变色，且增加了电解液酸度，含有该添加剂的电解液存储稳定性低，实际生产应用中需低温存储，增加工业成本。

中信国安盟固利动力科技有限公司专利CN110943251A公开了一种采用氟代溶剂(包括氟醚溶剂、氟代羧酸酯溶剂)的低温型锂离子电解液，由于氟代溶剂凝固点低、粘度低的特点，有利于提高电解液的低温性能，提高低温下对隔膜的浸润性及锂离子对隔膜的穿透性。但新宙邦专利CN108933292A公开表明氟代溶剂(如氟代碳酸酯、氟代羧酸酯)会增加电芯在高温高电压下的体积膨胀，使得电池的高温存储性能变差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种提高锂离子电池高低温性能的电解液，所述电解液不仅能同时提高锂离子电池的高温性能、常温性能和低温性能，且显著提升了电解液的存储稳定性，适于产业化应用。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种提高锂离子电池高低温性能的电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括腈类化合物和全氟-2-甲基-3-戊酮(下称“全氟己酮”)，所述腈类化合物含有1～5个氰基。作为优选，所述腈类化合物含有2～4个氰基。

进一步优选地，所述腈类化合物选自丁二腈、己二腈、反式丁烯二腈、反式己烯二腈、1,2-二(氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三甲腈、1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷中的至少一种。最为优选地，所述腈类化合物为1,3,6-己烷三甲腈与1,2,3-三(氰乙氧基)丙烷。

根据上述提高锂离子电池高低温性能的电解液，所述腈类化合物占电解液总质量的0.1％～5％，所述全氟己酮占电解液总质量的0.1％～2％。优选地，腈类化合物占电解液总质量的0.5％～2％，优选的全氟己酮占电解液总质量的0.5％～1％。