[發明專利]一種低溫電解液及含該電解液的鋰離子電池

在審

• 申請號: 202111625308.1
• 申請日: 2021-12-27
• 公開（公告）號: CN114284555A
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 肖興立;陳吉;屈柯;劉海鵬
• 申請（專利權）人: 廣東比沃新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳市中科創為專利代理有限公司 44384
• 代理人: 謝亮;楊春

本發明涉及鋰離子電池技術領域，公開了一種低溫鋰離子電池電解液，所述低溫鋰離子電池電解液包括為8～15％鋰鹽、70～90％有機溶劑和0.5～3％成膜添加劑，所述成膜添加劑為對硫代環戊基衍生物；還公開了一種含有該電解液的鋰離子電池，包括含陰極活性材料的正極、含陽極活性材料的負極、隔膜以及制備的低溫電解液；本發明提出在鋰離子電池電解液中加入對硫代環戊基衍生物添加劑，此添加劑因含有S、O、F等元素和S＝O、S?O鍵結構，在充電過程中，能夠優先在負極材料表面還原，具有出色的穩定性，并且SEI膜有更好的導電性，所裝備的鋰離子電池表現出優異的充放電性能和循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池電解液，還涉及一種包含該電解液的鋰離子電池。

技術背景

伴隨著全球經濟的快速發展，化石能源的存儲迅速枯竭，傳統能源帶來的環境問題日趨嚴重，解決能源問題迫在眉睫。為滿足人類發展需要，急需尋找和發展清潔能源(風能、太陽能、氫能)以及高效的儲能方式。而電化學儲能系統的高效性、便捷性和通用性，逐步在日常生活中得到廣泛的應用。鋰離子電池作為可規模化的儲能器件中能量密度最高，而廣泛應用于市場產品。近年來，鋰離子電池技術不斷突破創新，使得能源的存儲和利用發展迅速。

鋰離子電池在動力與儲能領域的應用日益廣泛，在極端環境中對鋰離子電池的要求日益突出。在低溫環境中，鋰離子電池電解液粘度升高，鋰離子遷移速率降低，反應動力學速率低下，從而造成鋰離子電池性能較差。目前，使用電解液添加劑優化鋰離子電池低溫性能是最高效的方式，通過在電解液中引入合適元素，優化配比，達到在低溫條件下降低電解液的粘度，并且優化首次充放電正負極材料表面反應，形成致密具有通透性的SEI膜，從而在鋰離子電池性能上得到提升。

發明內容

針對技術背景存在的難關，本發明從電解液添加劑設計出發，將對硫代環戊基衍生物引入到鋰離子電解液中，因其含有S、O、F元素和S＝O、S-O鍵結構，在初次充放電過程中，對硫代環戊基衍生物能夠優先在負極材料表面還原，形成含S的SEI膜，其結構穩定，表現出更好的導電性。

為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：

一種低溫鋰離子電池電解液，包括為8～15％鋰鹽、70～90％有機溶劑和0.5～3％成膜添加劑，所述成膜添加劑為對硫代環戊基衍生物，其結構式如下所示：

其中，R為取代基，為鹵族元素、H、甲基、羥基等中的一種或多種。

進一步的，所述鋰鹽為LiPF₆、LiDFOB、LiCF₃SO₃、LiBETI、LiBF₄、LiClO₄、LiBOB、LiTFSI、LiFSI中的一種或多種。

進一步的，所述有機溶劑為酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲脂、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、二甲醚、二乙醚、己二腈、丁二腈、戊二腈、二甲基亞砜、環丁砜、1，4-丁內酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯及丁酸乙酯中的一種或多種。

本發明的另一個目的是提供一種包含有電池電解液的鋰離子電池，包括含陰極活性材料的正極、含陽極活性材料的負極、隔膜以及上述制備的低溫電解液。

優選的，所述陰極活性材料為具有橄欖石結構的鋰化過渡金屬磷酸鹽、具有層狀結構的鋰離子嵌入過渡金屬氧化物及具有尖晶石結構的鋰化過渡金屬混合氧化物中的一種或多種。

優選的，所述陽極活性材料為含碳材料、鈦氧化物、硅、鋰及鋰合金中的一種或多種。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：