[发明专利]界面改性组合物及含其锂离子电池

说明书

发明提供了一种界面改性组合物及含其锂离子电池。该界面改性组合物包括：锂盐、功能性添加剂和溶剂，功能性添加剂的熔点≤‑48℃，在25℃，粘度≤2.5mPa·s，‑20℃离子电导率≥10^‑4S/cm。本申请提供的锂离子电池可以克服现有固态锂离子电池因低温导致的低离子电导率和高界面电阻的缺陷。同时上述界面改性组合物与阳极材料和阴极材料(如锂金属，钛酸锂，镍钴锰等)在化学上相容，并且适合用于高能量密度固态电池，具有较高的应用价值和经济价值。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体而言，涉及一种界面改性组合物及含其锂离子电池。

背景技术

常规锂离子电池的性能对工作温度高度敏感，尤其是在寒冷条件下。这是因为常见的有机液体电解质中的添加剂(例如碳酸二甲酯中的添加剂碳酸丙烯酯)在低于-10℃的温度下会迅速降解，从而导致离子电导率急剧下降。该性能会阻碍了跨电极-电解质界面的反应动力学以及跨电池的锂离子传输，进而会使电池的循环寿命、容量、额定容量和整体操作受到不利影响。此外，如果电池盒损坏，上述有机液体电解质可能会泄漏，这是引发火灾和爆炸的主要危险。如果有机液态电解质被惰性固态电解质部分取代，则电动汽车和家用电器的安全性也可以大大提高。

现有文献报道了很多固态锂电池的研究，但是较为突出的问题是在低温条件下(0℃以下，甚至-10～20℃)，固态锂电池存在离子电导率下降明显导致其应用性能欠佳。为了提高固态锂离子电池的性能，有必要开发一种具有更宽工作温度范围的固态锂电池。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种界面改性组合物及含其锂离子电池，以解决现有的锂离子电池在较低温度下存在的离子电导率大幅下降导致其低温应用性能欠佳的问题。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种界面改性组合物，该界面改性组合物包括：锂盐、功能性添加剂和溶剂，其中，功能性添加剂的熔点≤-48℃，在25℃，粘度≤2.5mPa·s，-20℃离子电导率≥10^-4S/cm。

进一步地，界面改性组合物中，锂盐的浓度为1～10mol/L，溶剂与功能性添加剂的体积比为100:(1～90)。

进一步地，界面改性组合物中，锂盐的浓度为1～2mol/L，溶剂与功能性添加剂的体积比为100:(1～50)。

进一步地，功能性添加剂选自碳酸丙烯酯、乙酸乙酯和丙酸甲酯组成的组中的一种或多种。

进一步地，锂盐选自双(三氟甲磺酰基)酰亚胺锂、二氟(草酸酯)硼酸锂和六氟磷酸锂组成的组中的一种或多种；溶剂选自丁二腈、戊二腈、乙腈、己二腈、氟代碳酸亚乙酯、碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸乙基甲基酯和碳酸亚乙烯酯组成的组中的一种或多种。

进一步地，界面改性组合物中，溶剂为碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯及碳酸亚乙烯酯组成的组中的的一种或多种，功能性添加剂选自丙酸甲酯、碳酸丙烯酯和乙酸乙酯组成的组中的一种或多种，锂盐为六氟磷酸锂。

进一步地，界面改性组合物中，溶剂为碳酸亚乙酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合物，且三者的体积比为1:(0.7～1):(0.3～1.33)；以占溶剂的体积百分含量计，功能性添加剂的含量为20～35％；锂盐的浓度为1～2mol/L。

本申请的另一方面还提供了一种锂离子电池，包括层叠设置的正极材料、固态电解质及负极材料，锂离子电池还包括：第一界面改性层，第一界面改性层设置在正极材料与固态电解质之间，第一界面改性层由本申请提供的界面改性组合物涂覆而成；和/或

锂离子电池还包括：第二界面改性层，第二界面改性层设置在负极材料与固态电解质之间，第二界面改性层由本申请提供的界面改性组合物涂覆而成。