[發明專利]鋰離子電池電解液及其添加劑、鋰離子電芯、鋰離子電池包及其應用

有效

• 申請號: 202011070010.4
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112271329B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 陳享榮;王群峰;梅驁;李進
• 申請（專利權）人: 廣州汽車集團股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 上海波拓知識產權代理有限公司 31264
• 代理人: 謝素

本發明提供了一種鋰離子電池包、鋰離子電芯、鋰離子電池電解液及其添加劑，本發明的電解液添加劑包括烷基二碳酸酯類添加劑和雙氟磺酰亞胺鋰，所述烷基二碳酸酯類添加劑為焦炭酸二乙酯及二碳酸二叔丁酯中的至少一種，所述烷基二碳酸酯類添加劑在所述鋰離子電池電解液中的質量分數為0.3％～5％，所述雙氟磺酰亞胺鋰在所述鋰離子電池電解液中的質量分數為0.5％～5％。烷基二碳酸酯類添加劑成膜在負極，改善循環性能，而未成膜的成分在高壓態正極會被氧化；而LiFSI在正極形成保護膜，這一層正極膜在一定程度下降低了烷基二碳酸酯類添加劑的分解，極片界面得到改善，從而提高了容量保持率，可以取得改善鋰離子電芯循環性能，同時提升鋰離子電芯高溫存儲容量保持率的效果。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池電解液及其添加劑、鋰離子電芯、鋰離子電池包及其應用。

背景技術

近些年來，鋰離子電池的應用越來越廣泛，無論是消費電子產品、電動汽車還是電動工具領域，鋰離子電池正全面取代其他類型電池。

雖然不同應用領域對鋰離子電池的性能要求不盡相同，但長的循環壽命和高的高溫存儲容量保持率是絕大多數應用領域對鋰離子電池性能的基本要求。為此，鋰離子電池學術界和產業界投入了大量的研發資源。研究發現，通過在電解液中添加不同添加劑的方式可以明顯改善鋰離子電池的某項性能。

因此，開發可以改善鋰離子電池循環性能，同時提升鋰離子電池高溫存儲容量保持率的電解液添加劑，對于開發高性能低成本電池具有重要的意義。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種鋰離子電池電解液，該電解液內的添加劑可以改善鋰離子電池循環性能，同時提升鋰離子電池高溫存儲容量保持率。

本發明的第二目的在于提供一種鋰離子電芯，該鋰離子電芯的循環性能和高溫存儲容量保持率提高了。

本發明的第三目的在于提供一種鋰離子電池包，該鋰離子電池包包括循環性能和高溫存儲容量保持率提高了的鋰離子電芯。

本發明的第四目的在于將鋰離子電池包應用于數碼3C、汽車、摩托車或自行車上，該鋰離子電池包包括循環性能和高溫存儲容量保持率提高了的鋰離子電芯。

為實現上述目的，本發明提供了一種鋰離子電池電解液，所述鋰離子電池電解液包括電解液添加劑，所述電解液添加劑包括烷基二碳酸酯類添加劑和雙氟磺酰亞胺鋰，所述烷基二碳酸酯類添加劑為焦炭酸二乙酯及二碳酸二叔丁酯中的至少一種，焦炭酸二乙酯及二碳酸二叔丁酯的結構式分別為：

所述烷基二碳酸酯類添加劑在所述鋰離子電池電解液中的質量分數為0.3％～5％，所述雙氟磺酰亞胺鋰在所述鋰離子電池電解液中的質量分數為0.5％～5％

進一步地，所述鋰離子電池電解液還包括非水系溶劑及電解質鹽，所述非水系溶劑占所述鋰離子電池電解液總質量的80.0％～90.0％，所述電解質鹽占所述鋰離子電池電解液總質量的9.0％～15％。

進一步地，所述非水系溶劑選自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁內酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯和丙酸丁酯中的至少兩種。

進一步地，所述電解質鹽選自LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiODFB和LiPO₂F₂中的至少一種，所述電解質鹽在所述鋰離子電池電解液中的濃度為0.5～2mol/L。

本發明還提供一種鋰離子電芯，所述鋰離子電芯包括如上所述的鋰離子電池電解液。

進一步地，所述鋰離子電芯常溫循環200周的容量保持率為88.6％～89.0％，高溫60℃儲存15天的容量保持率為95％～97％。