[发明专利]一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明是关于一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。

背景技术

在锂离子电池中，负极材料可使用锂金属和碳材料，当锂金属作为负极 材料时能够提供大的容量和高的输出电压。目前使用的电解液主要由有机溶 剂和锂盐组成，而此电解液易与锂金属发生化学反应，造成锂金属表面不均 匀钝化，从而在充放电过程中出现枝晶现象，使电池失效，并且有机溶剂易 燃易爆存在安全隐患。

另外，常规的有机溶剂和锂盐组成的电解液为采用EC(碳酸乙酯)基 的两元或三元体系的电解液。在电池的首次充电过程中，EC可在碳负极表 面还原分解形成覆盖在电极表面具有保护作用的SEI膜，阻止电解液进一步 分解。但是，EC熔点较高(36℃)，导致EC基电解液的熔点相对较高，降 低了锂离子电池的低温性能。通过优化溶剂组分增加低粘度、低熔点组分的 含量，能有效提高电解液低温电导率，但由于加入的低熔点组分的沸点也不 高，从而降低了电解液的高温贮存性能，而且电解液在电池化成时会产生气 体，引起电池涨气，从而导致电池性能的劣化，特别是电池阻抗的增加。

离子液体是在常温下完全由离子组成的液态物质，又称室温熔融盐。近 年来离子液体作为绿色溶剂，在有机合成、电化学等方面受到广泛重视。离 子液体具有下列优点：(1)几乎没有蒸汽压，不挥发，不燃烧，无色、无嗅； (2)热稳定性好，离子电导率高，电化学窗口宽；(3)设计阴阳离子可调 节其他物质在离子液体中的溶解性；(4)酸度可调至超强酸；(5)作为电解 液，既可以起溶剂的作用，又可起电解质的作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中使用有机溶剂和锂盐组成的电解液 存在高低温问题并且有安全隐患的缺点，提供一种具有良好的低温放电和高 温贮存性能并具有阻燃或不燃性的锂离子电池电解液。

本发明的另一个目的在于提供一种使用该电解液的锂离子电池。

本发明提供了一种锂离子电池电解液，该电解液含有锂盐、离子液体和 非水溶剂，其中，所述离子液体的阴离子如式(1)所示：

式(1)。

本发明还提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括电芯和电解液，其 中，所述电解液为上述锂离子电池电解液。

本发明提供的含硼的离子液体除了本身无着火点外，由于硼的存在可以 对含碳化合物的氧化起到抑制作用，从而能够对有机溶剂起到阻燃作用。在 电池充放电过程中，该离子液体能发生分解反应在电极界面生成稳定的SEI 膜，尤其对碳负极具有保护作用，阻止了电解液在循环过程中与碳负极发生 反应，避免了溶剂对负极的溶解和溶剂分子插入负极中，同时由于离子液体 具有液态温度范围宽、无蒸汽压等特点，从而抑制了电池在低温下的容量衰 减，并能够减少电解液在高温条件下生成的气体量，有效地防止电池膨胀， 提高电池的高温性能。

附图说明

图1为实施例1制得的N-甲基-N-丁基哌啶的双乙二酸硼酸盐的FTIR 图。

具体实施方式

本发明提供的锂离子电池电解液含有锂盐、离子液体和非水溶剂，其中， 所述离子液体的阴离子具有式(1)表示的结构：

式(1)。

其中，所述离子液体的阳离子可以常规的各种适合用于锂离子电池电解 液的离子液体的阳离子，优选为季铵离子、哌啶离子、吡咯离子、季鏻离子、 吡唑离子和咪唑离子中的一种或几种。

所述季铵离子、哌啶离子、吡咯离子、季鏻离子、吡唑离子和咪唑离子 分别如式(2)-(7)所示：

    式(2)                       式(3)                    式(4)

    式(5)                       式(6)                    式(7)