[發明專利]一種含有三甲基氟硅烷的鋰離子二次電池電解液

在審

• 申請號: 201910307943.1
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110112464A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 王振東;褶春波;張耀
• 申請（專利權）人: 欣旺達電動汽車電池有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種含有三甲基氟硅烷的鋰離子二次電池電解液，包括有機溶劑、溶解在有機溶劑中的鋰鹽和添加劑，其特征在于，所述添加劑含有三甲基氟硅烷，分子式為Me₃SiF，結構式為：。本發明通過在鋰電池電解液中加入三甲基氟硅烷作為添加劑，能夠降低電池低溫內阻，改善電芯低溫析鋰窗口，同時其還可以一定程度地改善電池常溫DCR且不影響電芯循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子二次電池技術領域，更具體地說是涉及一種含有三甲基氟硅烷的鋰離子二次電池電解液。

背景技術

鋰離子電池具有循環壽命長、比能量高、充電時間短、體積小、重量輕等特點，備受關注，目前已廣泛應用于電子產品中，現如今隨著技術的不斷發展，對鋰離子電池循環性能、快速充放電能力以及環境適應性提出了更高的要求。鋰離子電池的阻抗是衡量電芯性能優異與否的重要指標，低溫環境下電池內阻會急劇增加，電池的放電容量和倍率性能下降，且低溫還會造成析鋰，析出金屬鋰枝晶可能會刺穿隔膜，影響安全性能。電解液作為鋰離子電池的重要組成部分，與電池的各項性能息息相關，低溫下電解液粘度上升，導電率急劇下降，現有技術中為了改善這一問題往往是在電解液中添加一些低溫降阻抗的添加劑，但是其在改善電芯低溫DCR的同時還會對電芯的常溫性能造成不利影響，如中國專利CN101252207B公開了一種鋰離子電池用低溫電解液，是以高介電常數，低粘度的溶劑為主，輔以在低溫下仍有良好導電率、流動性及熔沸點低、粘度低的碳酸酯，并以相對于環形烷基碳酸酯有更低熔點和黏度的線性烷基酯作為共溶劑添加劑，來改善電解液低溫導電率，該方案是通過優化電解液溶劑的方法，雖然對電解液的低溫性能有一定的改善效果，但是效果非常有限，并且對電池的循環性能有一定的影響。再如中國專利CN 106129472公開了一種磷酸鐵鋰電池電解液，是通過在電解液中添加一些添加劑，如三乙醇胺、四乙基四氟硼酸銨、12-冠（醚）-4、15-冠（醚）-5、18-冠（醚）-6，雖然在一定程度上能改善電解液低溫導電率，但這類添加劑的抗氧化性不好，可能會對電芯成膜性能造成不良影響，另外，冠醚類添加劑毒性大，不利于規模化生產。

發明內容

為了解決上述問題，本方提供一種電解液，其特點在于含有添加劑三甲基氟硅烷，該添加劑的加入能夠使得電池的低溫內阻降低，電芯低溫析鋰窗口得以改善，同時電池常溫DCR有所降低且電芯循環性能不會惡化，其具體技術方案為：一種含有三甲基氟硅烷的鋰離子二次電池電解液，包括有機溶劑、溶解在有機溶劑中的鋰鹽和添加劑，所述添加劑含有三甲基氟硅烷，分子式為Me3SiF，結構式為：,

具體地，三甲基氟硅烷在所述鋰電池電解液中的質量百分比為0.01~10%，優選地，所述三甲基氟硅烷的質量百分比為0.3%~2%。這是因為當其質量濃度低于0.3％時，由于含量過少，對電芯的阻抗影響不明顯，而當質量濃度高于2%時，因三甲基氟硅烷沸點較低，導致電池蒸氣壓過高，容易引發安全問題。

具體的，所述添加劑除三甲基氟硅烷外，還包括硫酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、不飽和磷酸酯、甲烷二磺酸亞甲酯、1,3-丙烷磺酸內酯，1-丙烯-1,3-磺酸內酯、反丁烯二腈中的一種或幾種的組合；

具體地，所述的鋰鹽為選自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiDFOB、LiAsF6、LiPO2F2、LiN(CF3SO2)2、LiCF3SO3、LiClO4 LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2)、中的一種或幾種的組合，其中LiN(CxF2x+1SO2)(CyF2y+1SO2) 中的x、y 為自然數，從電池的能量密度、功率特性、壽命等出發考慮，優選LiPF6、LiN(SO2F)2、LiBF4；在所述的鋰電池電解液中的鋰鹽摩爾濃度為0.1~3mol/L。優選地，所述鋰鹽摩爾濃度為0.3~2 mol/L。

具體地，所述的有機溶劑為環狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯類有機溶劑中的一種或幾種的組合。

具體地，所述的環狀碳酸酯類有機溶劑為碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一種或幾種的組合。