[發明專利]一種低溫電解液及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202111116582.6
• 申請日: 2021-09-23
• 公開（公告）號: CN113851699A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 馮昂;盧孟萍
• 申請（專利權）人: 常州高態信息科技有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/0525
• 代理公司: 浙江千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 田靜

本發明公開一種低溫電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，所述鋰鹽包括四氟硼酸鋰；添加劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)和硼酸三甲酯(TB)；溶劑包括鏈狀羧酸酯乙酸乙酯(EA)和丁酸乙酯(EB)；羧酸酯乙酸乙酯(EA)和丁酸乙酯(EB)的質量相等；溶劑還包括碳酸甲乙酯(EMC)，丙烯碳酸脂(PC)和二乙基碳酸脂(DEC)；本發明在低溫下形成導電網絡，提高導電性能；本發明還公開了一種具有該低溫電解液的鋰離子電池，低溫下循環性能顯著提升。

技術領域

本發明涉及電解液技術領域，特別是涉及一種低溫電解液及鋰離子電池。

背景技術

低溫電池可以在較低的溫度下正常的進行充放電。其中，電池的電解液影響低溫下電池充放電能否進行。現有技術中，低溫電解液使用四氟硼酸鋰作為導電劑，四氟硼酸鋰對環境要求低，使用溫度范圍廣，低溫下形成的SE I膜阻抗小，故而其低溫性能好，但溶解度低，在常規電解液中用量較低，常常是配合六氟磷酸鋰等其他鋰鹽共同使用，限制了四氟硼酸鋰的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫電解液，本發明在低溫下形成導電網絡，提高導電性能。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：一種低溫電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，所述鋰鹽包括四氟硼酸鋰；

添加劑為雙草酸硼酸鋰(LiBOB)和硼酸三甲酯(TB)。

優選所述四氟硼酸鋰在溶劑中的濃度為1至2mol/L。四氟硼酸鋰1-2mol/L，鋰鹽用量太少，導電率不足，低溫下電性能不好，鋰鹽用量太大，一方面成本高，另一方面，溶解鋰鹽所需的EMC和PC用量增加，壓縮了其他溶劑用量，影響其他添加劑的使用。

優選雙草酸硼酸鋰(LiBOB)占溶劑的質量百分比為1％至3％；

硼酸三甲酯(TB)占溶劑的質量百分比為1％至2％。

本發明中雙草酸硼酸鋰(LiBOB)和硼酸三甲酯(TB)幫助電解液在低溫下形成導電網絡，同時在負極表面形成穩定的SEI膜，增加低溫循環壽命，用量太少，達不到效果，用量太多，游離態的添加劑無法作用于鋰離子傳導，反而會拉低電解液整體的電導率。

優選溶劑包括鏈狀羧酸酯乙酸乙酯(EA)和丁酸乙酯(EB)。本發明中EA和EB凝點較低，低溫下可保持較高的電導率；同時，添加劑中TB為酯類物質，根據相似相溶的原理，EA和EB可以使TB更好的溶解在電解液中，更進一步促進四氟硼酸鋰的溶解。

進一步優選羧酸酯乙酸乙酯(EA)和丁酸乙酯(EB)的質量相等。

優選溶劑還包括碳酸甲乙酯(EMC)，丙烯碳酸脂(PC)和二乙基碳酸脂(DEC)。本發明為了提高四氟硼酸鋰在溶劑中的溶解度使用含有碳酸脂類高純有機溶劑，包括碳酸甲乙酯(EMC)、丙烯碳酸脂(PC)和二乙基碳酸脂(DEC)，碳酸甲乙酯(EMC)含有甲基、乙基和羰基等活性反應基團，對鋰鹽的溶解性強、安全穩定；丙烯碳酸脂(PC)具有強極性，可協同EMC增大鋰鹽的溶解度，二乙基碳酸脂(DEC)是一種降粘溶劑，可以降低溶劑的粘度，以提升整體的電導率，這三種溶劑之間混合，增大四氟硼酸鋰的溶解度，進而增大四氟硼酸鋰的用量。

進一步優選羧酸酯乙酸乙酯(EA)、丁酸乙酯(EB)、碳酸甲乙酯(EMC)、丙烯碳酸脂(PC)和二乙基碳酸脂(DEC)的質量比為：1:1:1:1:1或者2:2:2:1:3或者2:2:3:1:2。本發明通過上述組分配合獲得溶劑，最適宜溶解本發明提出的添加劑，同時低溫下溶劑的粘度最低，導電率最高。

本發明的目的在于提供一種鋰離子電池，本發明低溫下循環性能顯著提升。

為解決此技術問題，本發明的技術方案是：一種鋰離子電池，包括本發明的低溫電解液。

通過采用上述技術方案，本發明的有益效果是：