[發明專利]一種低溫鋰離子電池電解液及其制備方法

有效

• 申請號: 201710431742.3
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107180996B
• 公開（公告）日: 2019-11-26
• 發明（設計）人: 陳峰
• 申請（專利權）人: 無錫九宇寶新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569
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本發明公開了一種低溫鋰離子電池電解液及其制備方法，其由以下質量百分比的原料組成：82~87%的非水有機溶劑、11~14%的鋰鹽、1~5%的耐低溫助劑；所述的非水有機溶劑為碳酸丙烯酯、亞硫酸二甲酯和亞硫酸丙烯酯的混合，其質量份比為1:2:1；所述的鋰鹽為二氟草酸硼酸鋰（LiODFB）和二草酸硼酸鋰(LiBOB)，其摩爾比為25~40:75~60；所述的耐低溫助劑為亞硫酸乙烯酯和鏈狀羧酸酯，其質量份比為1:2~4。本發明獲得的低溫鋰離子電池電解液在電池的工作電壓范圍內電化學穩定性較好，含有該電解液的鋰離子電池在低溫下放電平臺和放電容量均得到有效提高，拓寬了電池的低溫應用范圍。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種低溫鋰離子電池電解液及其制備方法。

背景技術

能源問題將是21世紀人類面臨的重大挑戰，全世界都在積極探索與尋求高能的電化學電源。鋰離子電池作為新一代高能電源，被廣泛用在軍工、電子設備、電動工具、電動汽車等各個領域。鋰離子電池自商業化以來，以其壽命長、比容量大、無記憶效應等優點，在全世界各種氣候條件下得到了廣泛應用。現有技術對鋰離子電池的循環壽命和安全性關注較多，相關研究主要集中在了鋰離子電池高溫條件下使用時的容量衰減問題和安全性問題上。隨著鋰電池應用領域的不斷拓展，鋰離子電池的低溫性能低劣帶來的制約愈加明顯。研究表明，在-20℃時鋰離子電池放電容量只有室溫時的 31.5%左右。傳統鋰離子電池工作溫度在-20~55℃之間，但受地域、氣候、特殊使用要求的制約，要求電池能在-40℃正常工作。但是現有的鋰離子電池電解液在低溫下的運行效率低下，具體的，低溫下電解液黏度增大，甚至部分凝固，導致離子電導率低；低溫下鋰離子在活性物質內部擴散系數降低，電荷轉移阻抗(Rct)顯著增大；低溫下電解液與負極、隔膜之間相容性變差，不能滿足環境對鋰離子電池的實際使用要求。

發明內容

針對現有技術不足，本發明提供了一種低溫電化學性能優良的鋰離子電池電解液及其制備方法。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案為：一種低溫鋰離子電池電解液，由以下質量百分比的原料組成：82~87%的非水有機溶劑、11~14%的鋰鹽、1~5%的耐低溫助劑；

所述的非水有機溶劑為碳酸丙烯酯、亞硫酸二甲酯和亞硫酸丙烯酯的混合，其質量份比為1:2:1；

所述的鋰鹽為二氟草酸硼酸鋰（LiODFB）和二草酸硼酸鋰(LiBOB) ，其摩爾比為25~40:75~60；

所述的耐低溫助劑為亞硫酸乙烯酯和鏈狀羧酸酯，其質量份比為1:2~4。

作為優選，所述的鏈狀羧酸酯為丁酸乙酯、丁酸甲酯、甲酸甲酯中的一種或幾種。

所述的一種低溫鋰離子電池電解液的制備方法，包括以下步驟：

（1）將碳酸丙烯酯、亞硫酸二甲酯和亞硫酸丙烯酯充分混合均勻，得到預混溶劑；

（2）將鋰鹽充分溶解于步驟（1）所得到的預混溶劑中，得到預混液；

（3）將耐低溫助劑加入步驟（2）所得到的預混液中，充分混合均勻，得到本發明的低溫鋰離子電池電解液；上述步驟全程在充滿惰性氣體、干燥的環境中操作。

碳酸丙烯酯與亞硫酸酯類搭配用做耐低溫的電解液溶劑不僅具有突出的低溫性能，還具有很好的成膜性能；硼酸鹽的鋰鹽具有易離解、陰離子體積大、成膜性能良好的特點，而且二氟草酸硼酸鋰和二草酸硼酸鋰易溶于所述的非水有機溶劑；耐低溫助劑有助于提高電池電解液的電導率，提高電池在低溫下的放電性能，改善電池低溫電壓平臺現象，具有很好的電化學穩定性，同時與非水有機溶劑互溶性良好；獲得的低溫鋰離子電池電解液在電池的工作電壓范圍內電化學穩定性較好，含有該電解液的鋰離子電池在低溫下放電平臺和放電容量均得到有效提高，拓寬了電池的低溫應用范圍。

具體實施方式