[發明專利]一種鋰離子電池用電解液

有效

• 申請號: 201611158747.5
• 申請日: 2016-12-15
• 公開（公告）號: CN108232292B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 鄒志群;何鳳榮;余意
• 申請（專利權）人: 東莞東陽光科研發有限公司
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
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本發明公開了一種鋰離子電池用電解液，所述鋰離子電池用電解液包括溶劑、鋰鹽和添加劑，其中，以溶劑和添加劑的質量之和為100％計，所述溶劑的質量分數為97.5～99.5％，其余為添加劑；所述鋰鹽濃度為1.0～1.15mol/L；所述添加劑為三氟甲磺酸?3?甲基?1,1’?硫酰二咪唑離子液體。與現有技術相比，本發明通過向常規電解液中添加三氟甲磺酸?3?甲基?1,1’?硫酰二咪唑離子液體，解決三元/石墨鋰離子電池難以兼顧高溫循環和高壓循環的問題，使LiNi_xCo_yMn_zO₂/石墨鋰離子電池的高溫循環和高壓循環得到提高，同時電池的初始電性能、倍率性能也較好。

技術領域

本發明屬于新材料和電化學技術領域，具體涉及一種鋰離子電池用電解液。

技術背景

鋰離子電池由于其能量密度高，循環性能好，綠色環保無污染等優點得到了廣泛的應用，并且成為電動汽車和混合電動車的首選動力電池。隨著電動汽車和混合電動車的逐步發展，對鋰離子電池的性能提出了更高的要求，需要其具有能量密度高，安全性好，低溫性能好等優點。

目前傳統的鋰離子電池，例如錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、三元電池都因為各自的缺陷而很難滿足電動汽車和混合電動車對鋰離子電池的要求。對于三元材料鋰電池，雖然其能量密度較高，但循環穩定性和安全性較差，因此很有必要開發新的能量密度高、循環性能好、安全性能好的鋰離子電池，其中開發適用于三元材料鋰電池相匹配的電解液顯得尤為重要。

近年來的研究發現，鋰離子電池的正極活性材料與電解液之間的界面處會發生反應，這對鋰離子電池的正極活性材料的電化學性能、熱穩定性以及鋰離子電池的安全性能等將產生重要的影響。國內外很多相關研究通常選擇優良的成膜添加劑并聯合使用如硫酸亞乙酯、丙磺酸內酯、氟代碳酸乙烯酯等加入鋰離子電池的電解液。但是含有上述添加劑的電解液一旦用于高電壓(＞4.5V)體系，就會表現出較差的循環性能和存儲性能，特別是高溫循環性能無法滿足要求。如中國專利CN1612403A公開了一種將氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯和環狀硫酸酯的組合用于鋰離子電池的電解液的方法，鋰離子電池在電壓為4.2V以下時的循環性能和存儲性能良好，但也不能用于高電壓體系；專利CN105428712A中公開了以三氟甲磺酸鋰和氟代碳酸亞乙酯作為鋰電池電解液添加劑，應用于負極活性物質為基于Si的物質的鋰電池，循環壽命良好。然而，硅負極成本比石墨負極高得多，而該電解液添加劑對于負極活性物質為石墨的鋰電池，循環壽命表現較差，對于鋰電池并不經濟適用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中鋰離子電池高溫、高壓循環性能差的缺點和不足，一方面提供一種鋰離子電池用電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，其中，以溶劑和添加劑的質量之和為100％計，所述溶劑的質量分數為97.5～99.5％，其余為添加劑；所述鋰鹽濃度為1.0～1.15mol/L；所述添加劑為三氟甲磺酸-3-甲基-1,1’-硫酰二咪唑離子液體。

在一些實施方式中，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰中的一種或兩種組合。

在一些實施方式中，所述溶劑包括主溶劑和輔助溶劑，主溶劑選自碳酸乙烯酯(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)中的至少兩種；輔助溶劑為氟代碳酸乙烯酯。

在一些實施方式中，所述溶劑組成為碳酸乙烯酯(EC)20％～50％、碳酸丙烯酯(PC)20％～40％、碳酸二甲酯(DMC)20～40％、氟代碳酸乙烯酯(FEC)7.5％～9.5％，以上各組分的含量是相對于溶劑和添加劑的質量之和的百分數。

本發明的另一方面提供一種鋰離子電池，包括正極、負極、隔膜和電解液，其中所述電解液為上述鋰離子電池用電解液。