[发明专利]高低温兼顾的非水电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种高低温兼顾的非水电解液及锂离子电池，本发明的非水电解液包括锂盐、非水溶剂以及添加剂非水电解液的氧化电位为4.2～5.2V之间(vs.Li/Li⁺)，还原电位为‑0.2～0.3V之间(vs.Li/Li⁺)。本发明的非水电解液兼顾高温和低温(‑20℃～70℃)存储时的稳定性，所制备锂离子电池在‑20℃～60℃均具有良好的循环性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种高低温兼顾的非水电解液及锂离子电池。

背景技术

电解液是锂离子电池四大关键材料之一，被称为锂离子电池的“血液”，它的作用是在电池中正负极之间传导电子，也是锂离子电池获得高压、高比能等优点的重要保证。用于锂离子电池的电解质一般应该满足以下基本要求：1、高的离子电导率，一般应达到1×10^-3～2×10^-2S/cm；2、高的热稳定性和化学稳定性，在较宽的电压范围内不发生分离；3、较宽的电化学窗口，在较宽的电压范围内保持电化学性能的稳定；4、与电池其他部分例如电极材料、电极集流体和隔膜等具有良好的相容性；5、安全、无毒、无污染性。

目前人们对耐高温或低温的电解液进行了一系列研究，为了改善高温性能，一般使用碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯等添加剂，但是这一类添加剂会造成电池阻抗较大，很难兼顾容量、内阻等其它电化学性能的平衡。为了改善电池的低温性能，一般会选择乙酸乙酯、丙酸乙酯等熔点较低的羧酸酯作为电解液的主溶剂，但是这些溶剂的沸点相对较低，对电池的高温性能不利。因此，开发一种兼顾电解液在高温及低温时的性能的电解液十分必要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种高低温兼顾的非水电解液及锂离子电池，本发明的非水电解液兼顾高温和低温(-20℃～70℃)存储时的稳定性，所制备锂离子电池在-20℃～60℃均具有良好的循环性。

本发明的第一个目的是公开一种非水电解液，其适用于-20℃～70℃下使用，包括电解质锂盐、非水溶剂以及添加剂；所述非水电解液的氧化电位为4.2～5.2V之间(vs.Li/Li⁺)，还原电位为-0.2～0.3V之间(vs.Li/Li⁺)。

进一步地，添加剂包括四乙烯基硅烷(TVS)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)。

进一步地，四乙烯基硅烷和氟代碳酸乙烯酯的质量比为0.1-2:0.5-10。

优选地，非水电解液包括以下组分：

电解质锂盐、四乙烯基硅烷、2-丙炔基碳酸甲酯、氟代碳酸乙烯酯以及非水溶剂。

本发明的非水电解液中的TVS含有较多不饱和键，能够吸收电解液中不稳定的自由基，减少副反应，在负极表面生成有机碳酸盐保护负极，同时在正极也会成膜保证电池具有良好的高温存储性能，但是阻抗(DCR)较高。而FEC形成SEI膜的性能更好，形成紧密结构层但又不增加阻抗，能阻止电解液进一步分解，提高电解液的低温性能，通过调整电解液中各成分的比例，控制电解液的氧化还原电位在本发明的范围内，可使电解液达到兼顾高温和低温(-20℃～70℃)存储时的稳定性。

更优选地，以重量计，非水电解液中各组分的含量如下：

电解质锂盐10-20份；

四乙烯基硅烷0.1-2份；

2-丙炔基碳酸甲酯1-5份；

氟代碳酸乙烯酯0.5-10份；

非水溶剂60-90份。

2-丙炔基碳酸甲酯的使用，可以改善电解液的低温循环性能和高温存储性能。