[發明專利]一種電解液及使用了其的鋰離子二次電池

在審

• 申請號: 201910358193.0
• 申請日: 2019-04-30
• 公開（公告）號: CN110137570A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 王振東;褶春波;張耀
• 申請（專利權）人: 欣旺達惠州動力新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/42;H01M10/0525
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本發明提供了一種電解液及使用了其的鋰離子二次電池，所述電解液包括鋰鹽；非水有機溶劑以及添加劑。所述添加劑含有添加劑一和添加劑二，添加劑一為硫酸乙烯酯（DTD），添加劑二為三甲基氟硅烷，分子式Me₃SiF，結構式：。其中，所述添加劑一在鋰離子二次電池電解液中的質量百分含量為0.1%～4.0%，所述添加劑二在鋰離子二次電池電解液中的質量百分含量為0.1%~4.0%。本發明中的鋰離子二次電池使用含上述添加劑組合的電解液，具有較低的低溫直流阻抗（DCR），較好的低溫充電析鋰窗口和低溫放電性能。

技術領域

本發明涉及動力電池技術領域，尤其涉及一種電解液及使用了其的鋰離子二次電池。

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，廣受人們青睞，已經廣泛應用于電子產品中。現如今隨著技術的不斷發展，用戶體驗不僅對鋰電池的循環性能提出了更高的要求，在惡劣天氣下的使用能力也成為了人們重要的考量。在寒冷地區，溫度較低，電解液粘度增加，離子遷移率降低，導致電池內阻急劇增加，放電容量損失嚴重，電池充電析鋰窗口減小，稍大的充電電流就可能造成析鋰，析出的金屬鋰枝晶可能會刺穿隔膜，影響電芯安全性能。對車用動力電池來說，低溫性能不佳會導致車輛啟動困難，行駛距離嚴重縮減等問題。目前，提升電池低溫性能最簡潔有效的辦法就是在鋰離子電池電解液中加入功能添加劑。

在日本專利特開平10-189042及特開平11-162511中，記載了向非水電解質電解液中添加環狀硫酸酯的方法，但未記載其改善電池低溫放電性能的優選添加量，未研究其對電池低溫充電析鋰窗口的影響，也未提及其與氟代硅烷類衍生物混合提升電池低溫性能的記載。

另外，中國專利CN 106785044 A公開了鹵代硅烷類衍生物和SEI成膜添加劑混合使用改善電池的倍率性能，直流阻抗性能和過充性能的辦法，但該專利未研究這類添加劑組合對鋰離子二次電池低溫直流阻抗，低溫放電性能及低溫充電析鋰窗口的影響。

有鑒于此，有必要提供一種在低溫下具有較低的內阻，低溫下放電性能良好，且低溫充電析鋰窗口較寬的鋰離子二次電池及其電解液。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種能夠降低電池低溫DCR，改善電芯低溫析鋰窗口和低溫放電性能的鋰離子二次電池用電解液，并使用該電解液制備出一種鋰離子二次電池。為了達到上述目的，本發明采用的技術方案是提供一種電解液，其特征在于，所述電解液含有添加劑一和添加劑二，所述添加劑一為硫酸乙烯酯（DTD），所述添加劑二為三甲基氟硅烷，分子式Me3SiF，結構式：，

具體地，所述添加劑一硫酸乙烯酯（DTD）在鋰離子二次電池電解液中的質量百分含量為0.1%～4.0%，優選地，所述添加劑一質量百分含量為0.5%~3.0%，當所述添加劑一含量低于0.5%時，成膜能力不足，導致對電芯性能改善有限，當所述添加劑一含量高于3.0%時，成膜太厚導致鋰離子通透性下降，阻抗增加；所述添加劑二Me3SiF在鋰離子二次電池電解液中的質量百分含量為0.1%~4.0%，優選地，所述添加劑二質量百分含量為0.3%~2.0%，當所述添加劑二含量低于0.3%時，其對電解液低溫電導率的影響不明顯，而當所述添加劑二質量濃度高于2.0%時，因三甲基氟硅烷沸點較低，導致電池在使用過程中電解液蒸氣壓過高，容易引發安全問題；

具體地，所述鋰鹽為選自LiPF6、LiBF4、LiBOB(二草酸硼酸鋰)、LiDFOB(二氟草酸硼酸鋰)、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，所述鋰鹽摩爾濃度為0.3~2 mol/L，這是因為鋰鹽濃度過低或過高都會引起電解液電導率降低。

具體地，所述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。