[發明專利]一種含有新型硼酸鋰的電解液及使用該鋰鹽的電池

有效

• 申請號: 201610254875.3
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105789696B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 韓鴻波;孟躍中;覃旭松;陳國華
• 申請（專利權）人: 中山大學;廣州市香港科大霍英東研究院
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0525
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產權代理有限公司44272
• 代理人: 張作林

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，具體涉及一種含有新型硼酸鋰的電解液及使用該鋰鹽的電池。

背景技術

鋰二次電池具有工作電壓高、比能量密度大、循環壽命長、自放電率低、無記憶效應以及環境污染小等優點，已經廣泛應用于各類電子消費品市場，也是未來電動車輛和各種電動工具的理想動力源。目前技術市場上，負極材料主要由石墨負極壟斷，電解液普遍采用環狀和線狀混合的碳酸酯體系以兼顧粘度、溶解性和電導率等性質，再兼以各類功能性添加劑來滿足鋰離子電池的綜合性能。

功能性添加劑包括成膜添加劑，抗過充添加劑，穩定劑，阻燃添加劑等，其中磺酸酯類添加劑，包括丙磺酸內酯，丙烯磺酸內酯，丁磺酸內酯，亞硫酸酯等在目前商品電解液中廣泛應用，主要改善鋰離子電池下高溫的存儲，循環性能，對抑制電池脹氣方面也體現出良好的效果。主要機理是磺酸酯類的添加劑除了在負極具有成膜特性以外，在正極表面同樣具有鈍化活性位的作用。但是磺酸酯類添加劑在電解液中過多使用，往往導致電池內阻增大，對倍率型電池帶來較大的負面影響。

發明內容

本發明針對以上背景技術，目的是提供一種可以有效兼顧鋰離子電池高低溫性能的含有新型硼酸鋰的電解液，因為新型硼酸鋰含有磺酸酯基團，所以電解液中使用含有磺酸酯基團的新型硼酸鋰具有良好的高溫特性，同時不會增加電池的內阻，因此使得鋰離子電池在低溫下也具有較好的性能表現。

為了實現上述目的，本發明通過以下技術方案來實現：

一種含有新型硼酸鋰的電解液，包括電解質鋰鹽、新型硼酸鋰、非水有機溶劑和添加劑，所述新型硼酸鋰的結構式為如下(I)：

其中n為1-5的整數。

所述電解質鋰鹽在電解液中的濃度為0.5～2mol/L。

所述電解質鋰鹽為LiBF₄、LiPF₆、LiPF₂O₂、LiAsF₆、LiClO₄、LiSO₃CF₃、LiB(C₂O₄)₂、LiBF₂C₂O₄、LiN(SO₂CF₃)₂、LiN(SO₂F)₂的一種及以上。

所述新型硼酸鋰在電解液中的質量百分含量為0.1-10％。

非水有機溶劑包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁內酯(GBL)、乙酸甲酯(EM)、乙酸乙酯(EA)、乙酸丙酯(EP)、乙酸丁酯(EB)、丙酸甲酯(PA)、丙酸乙酯(PE)、丙酸丙酯(PP)、丙酸丁酯(PB)、丁酸甲酯(BA)、丁酸乙酯(BE)、丁酸丙酯(BP)中的一種及以上。

所述添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)，碳酸乙烯亞乙酯(VEC)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)，1,3-丙磺酸內酯(PS)，1,4-丁磺酸內酯(BS)，硫酸乙烯酯(DTD)，硫酸丙烯酯，亞硫酸乙烯酯和亞硫酸丙烯酯中的一種及以上。

所述添加劑在電解液中的質量百分含量為0.5％～10％。

一種鋰二次電池，包括正極片、負極片、隔膜以及本發明的鋰離子電池電解液；正極片包括嵌入/脫嵌鋰離子的正極活性材料、導電劑、集流體、將所述正極活性材料和導電劑與所述集流體結合的結合劑；負極片包括可嵌入或者脫嵌鋰離子的負極活性材料、導電劑、集流體、將所述負極活性材料和導電劑與所述集流體結合的結合劑。

所述正極活性材料包括鋰的金屬氧化物和金屬元素Mg、Al、Ti、Sn、V、Ge、Ga、B、Zr、Cr、Fe、Sr以及稀土元素中的一種以上；所述負極活性材料包括鋰金屬、鋰合金、結晶碳、無定型碳、碳纖維、硬碳和軟碳。

所述正極活性材料還包括聚陰離子鋰化合物LiMx(PO4)y，其中0≤x≤5，0≤y≤5，M為Ni、Co、Mn、Fe、Ti和V的任一種；所述負極活性材料中的結晶碳包括天然石墨、石墨化焦炭、石墨化MCMB、石墨化中間相瀝青碳纖維中的一種及以上。

本發明的優點在于：