[發明專利]一種三鹽體系的鋰離子電池非水電解液及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201910853115.8
• 申請日: 2019-09-10
• 公開（公告）號: CN112563570B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 吳杰;杜建委;楊冰;周彤;曹青青
• 申請（專利權）人: 杉杉新材料（衢州）有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0525
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明屬于電池領域，公開了一種三鹽體系的鋰離子電池非水電解液及鋰離子電池。本發明三鹽體系的鋰離子電池用非水電解液包含鋰鹽、非水有機溶劑和添加劑，其中，所述鋰鹽為LiPF₆、LiBF₄和LiDFOB，且所述鋰鹽中LiBF₄和LiDFOB的總加入量為鋰鹽質量的0.05?0.15％；所述添加劑中包含氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3?丙烷磺內酯(1,3?PS)、碳酸亞乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亞乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、二氟磷酸鋰(DFP)中的一種或多種。這種鋰離子電池用非水電解液中含有三種鋰鹽組成的混合鋰鹽和獨特的組合添加劑，在低溫和常溫環境下可有效防止電解質在陰極表面的氧化和電解液的分解，能夠提高鋰離子電池的低溫性能和循環壽命。

技術領域

本發明涉及電池領域，具體是涉及一種三鹽體系的鋰離子電池非水電解液及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由陽極、陰極、電解質和分離器組成。電解質不具備電子導電性，只具有離子導電性，其主要功能是在陰陽兩極之間轉移鋰離子。雖然鋰離子電池的工作電壓、能量密度等基本性能都是由陰陽極的組成材料所決定的，但是想要獲得優良的電池性能，電解液就必須具有較高的離子導電性、電化學穩定性和熱穩定性，而考慮到陽極的還原反應和陰極的氧化反應，電解液必須在每個相應的電勢區保持電化學穩定性。

近幾年來由于鋰離子電池高能量密度和易用性設計的特點使其應用廣泛，尤其是在電動汽車能源和替代能源的發展方面，大中型的鋰離子電池也被用作產生電能的儲能源。隨著鋰離子電池的應用領域擴展到電動汽車領域和電力存儲領域，高電壓電極活性材料被廣泛應用。

然而，一方面，由于鋰離子電池陰極采用的是高電勢的陰極活性材料，陽極采用的是低電勢的陽極活性材料，所以電解質的電位窗比活性材料的電位窗窄。電解液暴露在陰極和陽極電極表面，容易分解。同時，鋰離子電池在電動汽車或者電力存儲設備中使用時，容易暴露在高溫環境中。此外，電池的溫度也會由于瞬時充電和電流的變化而升高。因此，在高溫環境下，電池的使用壽命會降低，可存儲的能量也會減少。另一方面，鋰離子電池的主鹽LiPF₆在高溫或痕量水的作用下容易分解產生HF，破壞SEI膜和腐蝕電極材料，釋放過渡金屬離子，進一步促進電解液的分解，形成惡性循環，造成鋰離子電池性能的惡化。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種三鹽體系的鋰離子電池用非水電解液，該電解液在低溫和常溫環境下可有效防止電解質在陰極表面的氧化和電解液的分解，能夠提高鋰離子電池的低溫性能和循環壽命。

為達到本發明的目的，本發明三鹽體系的鋰離子電池用非水電解液包含鋰鹽、非水有機溶劑和添加劑，其中，所述鋰鹽為LiPF₆、LiBF₄和LiDFOB，且所述鋰鹽中LiBF₄和LiDFOB的總加入量為鋰鹽質量的0.05-0.15％；所述添加劑中包含氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺內酯(1,3-PS)、碳酸亞乙烯酯(VC)、碳酸乙烯亞乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、二氟磷酸鋰(DFP)中的一種或多種。

根據本發明的一些實施例，本發明所述添加劑中包含硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-丙烷磺內酯(1,3-PS)、碳酸亞乙烯酯(VC)和二氟磷酸鋰(DFP)。

優選地，本發明所述添加劑中包含占電解液質量0.8-1.2％的硫酸乙烯酯(DTD)、占電解液質量0.4-0.6％的1,3-丙烷磺內酯(PS)、占電解液質量0.4-0.6％的碳酸亞乙烯酯(VC)和占電解液質量0.8-1.2％的二氟磷酸鋰(DFP)。

根據本發明的一些實施例，本發明所述添加劑中包含占電解液質量1％的硫酸乙烯酯(DTD)、占電解液質量0.5％的1,3-丙烷磺內酯(PS)、占電解液質量0.5％的碳酸亞乙烯酯(VC)和占電解液質量1％的二氟磷酸鋰(DFP)。

優選地，按鋰離子計，所述鋰鹽在電解液中的濃度為1-1.5M。