[發(fā)明專利]一種鋰離子電池電解液及其應用

有效

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• 申請日: 2019-09-30
• 公開（公告）號: CN110649312B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 滕超;李士鋒;張威;王國偉
• 申請（專利權）人: 安徽屹珹新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0563;H01M10/0569
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 紀志超

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液，由功能性共溶劑、電解質鹽和添加劑組成；所述功能性共溶劑包括：氟代鏈狀碳酸酯5vol％～60vol％；低熔點羧酸酯20vol％～50vol％；高介電常數(shù)溶劑10vol％～40vol％。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液采用特定含量組成的功能性共溶劑，通過在氟代鏈狀碳酸酯中引入低熔點羧酸酯和高介電常數(shù)溶劑，并配合添加劑，使該鋰離子電池電解液在正負極界面可以形成低阻抗、薄而致密的固體電解質界面膜，從而改善鋰離子電池在低溫環(huán)境下的耐電壓性，使鋰離子電池具有較高的安全性能。實驗結果表明，將本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液應用于鋰離子電池，能夠保證該鋰離子電池在4.4V以上的高電壓條件下應用；200次循環(huán)保持率為78.8％～96.3％，?30℃低溫容量保持率為72.7％～85.3％。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，更具體地說，是涉及一種鋰離子電池電解液及其應用。

背景技術

隨著中國環(huán)境保護力度的進一步加大，作為能源環(huán)境保護先導者的電動汽車迎來了迅猛的發(fā)展，與此同時也對動力電池在安全、續(xù)航里程和壽命等方面提出了更高的要求。

首先是安全，這是動力電池在發(fā)展中面臨的最關鍵問題，尤其是大容量、高電壓的鋰離子電池，關系著每一位消費者的生命安全；如汽車碰撞、充放電時的過充/過放、線路老化造成的短路等，往往會有起火、爆炸等安全隱患。為了解決這個問題，往往會在鋰離子電池的電解液中加入阻燃添加劑，比如亞磷酸三苯脂、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯等磷系阻燃劑。但往往要求較高的添加量，導致電解液粘度和電導率的上升，從而降低電性能。

其次是續(xù)航里程，這是電動汽車取代燃油汽車過程中的一大障礙，加上充電時間過長的限制，又增加了電動汽車取代燃油汽車的難度。因此，為進一步擴大電池容量、提升電動汽車的續(xù)航里程，當前鋰離子電池的正極材料已經開始向高鎳化、高電壓化(電壓為4.4V以上，尤其是5.0V)發(fā)展。但鋰離子電池中的電解液往往無法承受高電壓條件，容易在高電壓下發(fā)生分解，導致電池性能和壽命的驟降。與此同時，在北方嚴寒的冬季，鋰離子電池的容量將會進一步下降，電動汽車甚至無法直接啟動。

因此，提供一種具有在低溫環(huán)境下也適用的、具有優(yōu)異耐高電壓性能的鋰離子電池電解液，成為動力電池領域技術人員亟待解決的技術難題。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰離子電池電解液及其應用，本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液可適用于低溫環(huán)境，并且具有優(yōu)異的耐高電壓性能。

本發(fā)明提供了一種鋰離子電池電解液，由功能性共溶劑、電解質鹽和添加劑組成；

所述功能性共溶劑包括：

氟代鏈狀碳酸酯5vol％～60vol％；

低熔點羧酸酯20vol％～50vol％；

高介電常數(shù)溶劑10vol％～40vol％。

優(yōu)選的，所述氟代鏈狀碳酸酯選自雙三氟甲基碳酸酯、三氟乙基碳酸甲酯和雙三氟乙基碳酸酯中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述低熔點羧酸酯選自甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述高介電常數(shù)溶劑選自氟代碳酸乙烯酯、雙氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、雙三氟代碳酸丁烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁內酯、δ-戊內酯、環(huán)丁砜和二甲基亞砜中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述電解質鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰和六氟砷酸鋰中的一種或多種；

所述電解質鹽的濃度為0.8mol/L～1.5mol/L。