[发明专利]一种低温电解液及包括该低温电解液的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种低温电解液及包括该低温电解液的锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域，包括锂盐、有机溶剂和成膜添加剂；所述锂盐为双氰烷氧基卤代硼酸锂。本发明电解液中采用双氰烷氧基卤代硼酸锂作为锂盐，其在‑60℃超低温条件下仍然具有较高的离子电导率，并且双氰烷氧基卤代硼酸锂可以在负极表面形成低阻抗的稳定SEI膜，有利于低温条件下锂离子的快速嵌入和脱出，有效的解决了由于温度过低而导致的负极析锂问题，能够在超低温环境中表现出更优异的低温放电和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种低温电解液及包括该低温电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于工作电压高，比能量密度大，循环寿命长，对环境友好，已经成为电子数码、电动汽车、储能应用、航空航天等领域不可缺少的重要化学能源之一。电解液是锂离子电池的重要组成部分，被称为锂离子电池的“血液”，通常由锂盐、溶剂和添加剂组成，对锂离子电池的循环性能、倍率性能及安全性能都有重要的影响。由于电解液在工作过程中要同时满足与正负极材料的兼容性、物理化学稳定性以及具有较高的电导率和较低的粘度等要求，因此一般选用环状碳酸酯、链状碳酸酯和低粘度的羧酸酯化合物形成组合溶剂，可以解决在低温下的溶剂的粘度问题，但在低温条件下，含有线性碳酸酯和羧酸酯的溶剂，往往介电常数也比较低，所以在低温条件下常规锂盐很难完全溶解，导致离子电导率较低，难以维持较快的锂离子迁移速率，从而造成锂离子电池的低温性能较差。

目前，用于改善锂离子电池电解液低温性能的方法主要包括溶剂体系的优化以及低阻抗添加剂的研发这两方面，例如公开号为CN 105811003B专利公开了一种低温电解液，由环状碳酸酯和链状羧酸酯组成，锂盐为常规的LiPF6和LiBF4，通过有机溶剂体系和用量改进提高了低温电导率，实现-20℃低温循环性能的提升。公开号CN 108321433A通过在常规锂盐体系中，加入吡啶类添加剂，降低电解液的界面阻抗，改善了锂离子电池的-10℃低温性能。公开号CN 108511800A专利公开了一种低温电解液，通过常规锂盐与成膜添加剂组合，在-40℃超低温条件下仍然具有较高的离子电导率，并且所述添加剂在负极表面成膜能够形成低阻抗的稳定SEI膜，有利于低温条件下锂离子的快速嵌入和脱出。虽然在一般性的低温环境条件下电池性能有所改善，但在-60℃超低温条件下仍然解决不了锂盐电导率低的问题，因此开发新型的超低温的锂盐电解液对扩宽锂离子电池的应用范围，提高极端条件下应用价值有重要意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种低温电解液及包括该低温电解液的锂离子电池，是以双氰烷氧基卤代硼酸锂作为锂盐，其在-60℃超低温条件下仍具有较高的离子电导率，并可在负极表面形成低阻抗的稳定SEI膜。

本发明提出的一种低温电解液，包括锂盐、有机溶剂和成膜添加剂；所述锂盐为双氰烷氧基卤代硼酸锂。

优选地，所述双氰烷氧基卤代硼酸锂的结构通式如式(Ⅰ)所示：

其中，R₁、R₂各自独立的选自C_1-10的亚烷基，R₃和R₄各自独立的选自卤素。

优选地，R₁、R₂各自独立的选自C1-2的亚烷基，R₃和R₄各自独立的选自F。

优选地，所述有机溶剂为有机碳酸酯、离子液体、亚烷基醚、芳香醚、C_1-20烷基醚、环醚、羧酸酯、砜、腈、二腈中的至少一种。

优选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、丙基醚、丁基醚、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、环丁砜、戊二腈中的至少一种；优选地，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸二甲酯的混合液。