[发明专利]一种低温型锂离子电池用电解液及锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域。本发明公开了一种低温型锂离子电池电解液，其由溶剂、锂盐和添加剂组成，锂盐为混合锂盐，其包含六氟磷酸锂或四氟硼酸锂中的至少一种及特殊锂盐，特殊锂盐由双氟二草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂或二氟磷酸锂中的至少一种组成；特殊锂盐在电解液中的重量百分含量为0.5％～5.0％；本发明还公开了一种包含上述低温型锂离子电池电解液的电解液。本发明通过上述组分的必要和选择性添加联用，可以达到本发明的目的，协同改善电解液的低温性能，不损失高温性能，拓宽了锂离子电池应用温度范围，一定程度上降低环境对电池性能发挥带来的影响。本发明提供的电解液，可以满足在低温下充电，有别于目前通常要求的低温放电性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域。尤其是涉及一种低温型锂离子电池用电解液及锂离子电池。

背景技术

自从1992年被索尼应用于3C产品上以来，锂离子电池已经逐渐在多个领域得到使用，并且在21世纪全球新能源大背景下具有越来越不可或缺的地位。锂离子电池由于具有工作电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长等优点，是目前理想的能源存储设备。

锂离子电池通常由正极、负极、隔膜、电解液和结构件组成。其中电解液是锂离子电池的重要组成部分，被称作锂离子电池的血液，在电池工作中起传递锂离子的作用。锂离子电池电解液通常由碳酸酯类有机溶剂(如碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC、碳酸甲乙酯EMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸丙烯酯PC等)、电解质锂盐(如LiPF6、LiBF4等)等组成。

锂离子电池得到了快速发展的同时，仍存在的一些局限性限制了其应用，其中使用的环境温度就是重要的限制因素之一。当使用的环境温度过低时，锂离子电池的电化学性能就会成比例下降，主要原因是:(1)正极材料中的锂离子在低温下电导率降低、离子扩散速率降低；(2)低温下电解液的粘度变大，锂离子迁移变得困难，电解液、电解液和界面间的阻抗增大；(3)低温下电解液粘度变大、对隔膜的浸湿性较差；(4)负极锂离子脱嵌阻抗增大。因此，提高锂离子电池在低温条件下的电性能，以拓宽锂离子电池的应用范围具有重要的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种通过改善必要的溶剂动力学和界面动力学性能达到改善离子迁移阻抗的效果并进一步改善电池高温尤其是低温性能的低温型锂离子电池用电解液；

本发明还提供了一种包含上述低温型锂离子电池用电解液的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种低温型锂离子电池用电解液，其由溶剂、锂盐和添加剂组成，锂盐为混合锂盐，其包含六氟磷酸锂、四氟硼酸锂及特殊锂盐，特殊锂盐由双氟二草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂或二氟磷酸锂中的至少一种组成；特殊锂盐在电解液中的重量百分含量为0.5％～5.0％。

作为优选，特殊锂盐中必须含有双氟磺酰亚胺锂。

作为优选，锂盐的质量百分含量为10-25wt％。

本发明所用的锂盐为混合锂盐，其中特殊锂盐可以作为添加剂的补充部分发挥作用。

双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)具有比常规锂盐更好的热稳定性，在充放电过程中更稳定；同时LiFSI的加入使电解液的锂离子迁移数增大、减小电池的浓差极化、提高电解液电导率、降低粘度，减小离子迁移阻抗，提高电极反应的可逆性，并且有助于在电极表面形成阻抗较低的钝化膜。因此可以显著改善低温性能。双氟二草酸磷酸锂(LiDFBP)高温性能优良，在较宽的温度范围内具有优良的离子导电性，在链状碳酸酯溶剂中溶解度较大，可以改善电池高温性能。二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)可以在电极表面形成更具离子导电性的SEI膜，从而确保良好的倍率性能和循环性能，同时抑制了随后的电解液分解、电极结构破坏和电极极化的增加，确保有效的低温和高温性能。