[发明专利]一种锂电池电解液、锂电池及锂电池的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池领域，更具体地，涉及一种锂电池电解液、锂电池及锂电池的制备方法。所述电解液包括：电解质锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述有机溶剂为磷酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂和/或氟代羧酸酯类有机溶剂；所述电解液中电解质锂盐的浓度≥1mol/L。所述锂电池中正极材料为普鲁士蓝，且所述锂电池中采用所述电解液。本发明提供的高浓度电解液可有效抑制电解质锂盐对集流体的腐蚀，且该高浓度电解液在‑60℃下仍具有较高的离子电导率，可满足超低温锂离子电池的工作需求。本发明提供的锂离子电池在超低温下仍具有优异的放电容量和较高的容量保持率。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，更具体地，涉及一种锂电池电解液、锂电池及锂电池的制备方法。

背景技术

自上世纪九十年代锂电池商业化以来，因其能量密度高、污染小、寿命长等特点，已在生活和生产中的方方面面得到应用。然而随着时代不断发展，对电池更高的性能要求和更广的应用领域也渐渐制约了锂电池的后续发展。目前，现有技术中采用的锂电池电解液在-20℃以下时粘度会大幅上升，离子电导率大幅降低，甚至部分电解液会发生凝固现象，这大大限制了锂电池在低温环境下的应用。目前所使用的锂离子电池工作范围在-20～+60℃，无法满足北方严寒地区的供电要求，也无法应用在某些需要在极端条件下工作的器件上。因此需要对传统电解液进行改进，用以满足锂电池在超低温下的应用。目前对低温电解液的研究大多集中在电解质浓度较低的电解液中，对高浓盐电解液或浓缩电解液的低温性能研究鲜有涉及。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种锂电池电解液、锂电池及锂电池的制备方法，其目的在于通过改进锂电池电解液的配方，由此解决锂电池电解液在低温下粘度会大幅上升，离子电导率大幅降低，无法应用到锂电池中实现在极端低温条件下工作的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种锂电池电解液，所述电解液包括：电解质锂盐、有机溶剂和添加剂；其中，所述有机溶剂为磷酸酯类有机溶剂、羧酸酯类有机溶剂和/或氟代羧酸酯类有机溶剂；所述电解液中电解质锂盐的浓度≥1mol/L。

优选地，所述电解质锂盐为双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、二氟草酸硼酸锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双(九氟丁基磺酰基)亚胺锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂中的一种或多种。

优选地，所述有机溶剂为磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸三丁酯、磷酸三辛酯、二苯基磷酸辛酯、甲基磷酸二甲酯、乙基磷酸二乙酯、乙酸乙酯、甲酸甲酯、氟丙二酸二乙酯、氟乙酸乙酯中的一种或多种。其中，磷酸酯类溶剂通常是作为阻燃剂使用，人们不会想到将磷酸酯类溶剂作为溶解锂电池电解盐的有机溶剂，克服了技术偏见。有机溶剂的选择不仅需要考虑到能够有效溶解锂盐，在低温下保持稳定性，还应考虑是否会对锂电池中正极、负极材料带来负面影响，本发明中优选上述有机溶剂能够满足上述条件。

优选地，所述添加剂为氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氯代甲酸甲酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯中的一种或多种。添加剂的添加有助于SEI界面膜(即固体电解质相界膜)的生成，SEI膜具有有机溶剂不溶性，在有机电解质溶液中能稳定存在，并且溶剂分子不能通过该层钝化膜，从而能有效防止溶剂分子的共嵌入，避免了因溶剂分子共嵌入对电极材料造成的破坏，因而大大提高了电极的循环性能和使用寿命。

优选地，所述添加剂占电解液体积的百分比为5-50vol％。本发明中严格控制添加剂的加入比例，这是因为添加剂加入过多会造成SEI界面膜过厚，锂离子无法自由嵌入和脱出。

优选地，所述电解液还包括稀释剂。稀释剂的添加有助于降低电解液体系的粘度。优选地，所述稀释剂包括二氯甲烷、1-(2,2,2-三氟乙氧基)-1,1,2,2-四氟乙烷、六氟异丙基甲基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚中任意一种。