[发明专利]一种耐低温锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种耐低温锂离子电池电解液及锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域，包括以下组分：锂盐、有机溶剂、成膜添加剂、耐低温添加剂；所述耐低温添加剂为具有如下所示结构的含磺酸硅烷钾盐化合物：本发明向电解液中添加含磺酸硅烷钾盐化合物，该化合物中含有硅烷基及硫氧基，在电池充电时优先于溶剂发生氧化还原反应，其氧化产物在正极表面沉积，形成的CEI膜致密且薄，阻止高电压下正极与电解液的副反应；同时其也可在负极成膜，形成高电导率的有机聚合物膜，改善循环过程中电芯阻抗的增长，从而改善了高电压下锂电池的低温阻抗和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种耐低温锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛的研究与应用。目前商品化的高容量锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、三元材料等，为了满足便携式电子产品以及电动汽车可持续工作的需求，锂离子电池要求具有高能量密度、高比能量密度、宽工作温度范围以及长循环寿命的优点，使其在市场上长期占据着主流地位。

电解液作为锂离子电池的重要组成部分，其对锂离子电池的性能有着重大的影响。所有的高电压正极材料都面临一个共性的问题—电解液在高电压下的分解问题，如何解决电解液在高电压正极材料表面的氧化分解反应是当前高电压电解液研究面临的核心问题之一。另一方面，越来越多的电芯产品关注低温充放电性能，但这种条件会恶化锂离子电池的析锂风险，因此为了满足电池的高性能使用要求，确有必要开发出一种新型的锂离子电池电解液，以提高锂离子电池在低温条件下的性能发挥，进一步降低锂电池的低温下的阻抗。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐低温锂离子电池电解液及锂离子电池。

本发明提出的一种耐低温锂离子电池电解液，包括以下组分：锂盐、有机溶剂、成膜添加剂、耐低温添加剂；所述耐低温添加剂为具有式(Ⅰ)所示结构的含磺酸硅烷钾盐化合物：

其中，R₁、R₂各自独立的选自氢、C1-C5烷基、C1-C5卤代烷基或K，且R₁、R₂中至少有一个为K。

优选地，所述耐低温添加剂选自以下化合物中的一种或一种以上：

优选地，所述耐低温添加剂的的质量占电解液总质量的0.05～12％；优选为1～6％。

本发明中，耐低温添加剂的添加量过低，则对电解液的改善效果不明显；添加量过高，则成膜较厚，阻抗增加，对电池的循环带来一定的负面影响。

优选地，所述成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙磺酸内脂、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、二氟磷酸锂、硫酸乙烯酯、亚硫酸亚乙酯、甲烷二磺酸亚甲酯、己二腈、丁二腈、丁二酸酐、邻苯二甲酸酐、吡啶中的一种或一种以上的组合。

优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、高氯酸锂、硝酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双(三氟甲基)磺酰亚胺锂中的一种或一种以上的组合。

优选地，所述有机溶剂为碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂、醚类溶剂、腈类溶剂、离子液体中的一种或一种以上的组合；优选地，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯中的一种或一种以上的组合。

优选地，所述电解液包括以下质量百分含量的组分：以电解液的总质量计，以下各组分的质量百分浓度为：成膜添加剂1～10wt％、耐低温添加剂0.05～12wt％，有机溶剂65～85wt％；锂盐的摩尔浓度为0.5-1.5mol/L。