[發明專利]一種含有表面活性劑的低溫快充電解液及其應用

有效

• 申請號: 202111363196.7
• 申請日: 2021-11-17
• 公開（公告）號: CN114094184B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 張偉康;李遲;劉范芬;苑丁丁
• 申請（專利權）人: 湖北億緯動力有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/0566
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 趙穎

本發明提供了一種鋰離子電池電解液，所述電解液包括表面活性劑和成膜添加劑，所述表面活性劑為全氟烷基甜菜堿；所述成膜添加劑包括碳酸亞乙烯酯。本發明解決了鋰離子電池低溫性能較差以及快速充電的問題，引入表面活性劑提高了電解液對極片的浸潤性能，降低了電池的內阻，減小其在充放電過程中的電極極化，顯著提高了低溫放電容量保持率及改善電池快速充電的循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，涉及鋰離子電池電解液及其應用，尤其涉及一種含有表面活性劑的低溫快充鋰離子電池電解液及其應用。

背景技術

隨著地球上化石能源不斷加快消耗，高效、安全、清潔和可再生的新能源及相關技術成為了世界各國研究的熱點。鋰離子電池具有能量密度大、放電電壓高、循環壽命長等優點，被廣泛應用于移動電子設備、電動汽車(EV)、混合動力汽車(HEV)等領域，同時對鋰離子電池在特定環境下的性能提出更高要求，例如如何改善鋰離子電池低溫性能差。

為了解決鋰電池低溫性能較差，在電池PACK組裝過程中采用加熱裝置，避免其在低溫條件下進行充放電，但這一舉措顯然增加了鋰離子電池的使用成本。分析表明鋰離子電池在低溫性能較差的主要原因：首先是常用碳酸酯類電解液體系在低溫條件下粘度急劇上升，使得電導率較低，難以維持較快的鋰離子遷移速率，極大降低反應動力學速率；其次是低溫條件下電極界面固態電解質膜(SEI)電荷阻抗增加，使得充放電過程中電極極化加大。電解液是鋰離子電池的關鍵原材料之一，如果把鋰電池比作人體，電解液就相當于人體的血液。隨著對電池技術的不斷研究，研究者普遍認為提高鋰離子低溫性能最經濟有效的技術手段是改善電解液在低溫條件的性能。

CN110838595A公開了一種鋰離子電池電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，所述的添加劑包括含氟非離子表面活性劑，電解液的浸潤性較好，使用該電解液的鋰離子電池具有良好的高溫輸出特性、倍率及循環性能。但是并不能為電池提供良好的低溫快充的性能。

CN109065950A公開了一種基于表面活性劑的低溫鋰離子電池電解液及鋰離子電池，其包括有機溶劑、鋰鹽電解質，還包括表面活性劑和成膜添加劑，所述表面活性劑為辛烷磺酸四乙基銨鹽及其衍生物。加入少量的表面活性劑不僅優化了電解液的粘度，還提高電解液在低溫下的導電性，使電解液在低溫條件下具有低粘度和高電導率，整體提升了鋰離子在低溫下的動力學，能夠一定程度改善鋰離子電池在低溫應用環境下的低溫放電以及循環性能。但是辛烷磺酸四乙基銨鹽所能達到的鋰離子低溫性能有限，需要進一步提高。

CN106816643A公開了一種含有表面活性劑的鉛酸電池電解液，用來提高鉛酸蓄電池的比容量和循環壽命，改善快充性能，提高電池的高溫和常溫儲存性能。但是表面活性劑在鉛蓄電池領域，并不能起到改善電池在低溫下的快充。

如何制備出一種低溫快充鋰離子電池，是鋰離子電池領域重要的研究方向。

發明內容

針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種含有表面活性劑的低溫快充鋰離子電池電解液，解決鋰離子電池低溫性能較差以及快速充電的問題，提高電解液對極片的浸潤性能，降低電池的內阻，減小其在充放電過程中的電極極化，顯著提高低溫放電容量保持率及改善電池快速充電的循環性能。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種鋰離子電池電解液，所述電解液包括表面活性劑和成膜添加劑，所述表面活性劑為全氟烷基甜菜堿。

所述成膜添加劑包括碳酸亞乙烯酯。