[发明专利]一种磷酸铁锂电池电解液及含有该电解液的磷酸铁锂电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种磷酸铁锂电池电解液及含有该电解液的磷酸铁锂电池。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量大、无污染、无记忆效应和寿命长等优点，被广泛用于移动电话、数码相机和笔记本电脑等便携式电器装置，同时作为石油的替代能源在电动车及混合电动车上也将大规模应用。作为锂离子电池的正极材料，目前研究较多的有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂。

磷酸铁锂作为正极材料，具有价格便宜、无毒、环境相容性好、矿藏丰富、较高的比容量（理论容量170mAh/g，能量密度550Wh/kg）和较高的工作电压（3.4V/Li）、充放电压平缓、循环寿命长、安全性能好等优点，因而引起人们的广泛关注。但磷酸铁锂电池在充放电循环过程中，正极活性物质磷酸铁锂中的铁元素会微量溶解于电解液中，然后在负极上还原析出，尤其是在高温条件下的充放电过程更为突出，因此极大影响了电池的循环和高温性能。

CN101635378A公开了一种适用于磷酸铁锂电池的电解液，含有有机溶剂和锂盐电解质，该电解液中还含有磺酸根基团类锂盐的组分。该电解液中，通过加入含有磺酸根基团类锂盐物质组分，来阻止磷酸铁锂正极中的铁元素在电解液体系中的溶解，进而阻止铁在负极上的析出，改善磷酸铁锂动力型锂离子电池高温储存与循环电化学性能。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的磷酸铁锂正极中铁元素溶解于电解液中，降低电池的循环性能和高温性能的技术问题。

本发明提供了一种磷酸铁锂电池的电解液，包括锂盐、非水溶剂和添加剂；所述添加剂中含有稳定添加剂，所述稳定添加剂为邻菲啰啉。

本发明还提供了一种磷酸铁锂电池，包括壳体和容纳于壳体内的电芯、非水电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜；其中，所述非水电解液为本发明提供的电解液。

本发明提供的磷酸铁锂电池的电解液中，由于含有稳定添加剂邻菲啰啉，与溶解于电解液中的铁离子形成稳定的络合物，从而有效控制铁离子在负极上的析出，提高磷酸铁锂电池的循环性能和高温性能。   

具体实施方式

本发明提供了一种磷酸铁锂电池的电解液，包括锂盐、非水溶剂和添加剂；所述添加剂中含有稳定添加剂，所述稳定添加剂为邻菲啰啉。

磷酸铁锂电池的正极材料中含有铁元素，在充放电过程中，铁元素会溶解于电解液中形成铁离子，然后在负极上被还原并析出，降低电池的循环性能和高温性能。为了防止铁在负极上的析出，主要有两种方法：（1）抑制磷酸铁锂正极中铁元素在电解液中的溶解；（2）抑制溶解于电解液中的铁离子在负极的还原。CN101635378A公开的方法，即是采用第（1）种方法，即通过在电解液中采用磺酸根基团的锂盐，阻止铁元素在电解液中溶解，但是磺酸根基团的锂盐会影响电解液的电导率，降低磷酸铁锂电池的循环性能；另外，部分磺酸根基团的锂盐，例如二三氟甲基磺酸亚胺锂、三氟甲基磺酸锂，会腐蚀铝箔集流体，降低磷酸铁锂电池的稳定性。

而本发明的电解液，通过在电解液中采用邻菲啰啉，邻菲啰啉与电解液中的铁离子形成稳定的络合物，能有效防止铁离子在负极被还原，即采用第（2）种方法，从而保证磷酸铁锂电池的循环性能和高温性能。

本发明的电解液中，采用的稳定添加剂的含量无需过高，即可提高磷酸铁锂电池的循环性能和高温性能。具体地，以100重量份的电解液为基准，邻菲啰啉的含量为0.1-2重量份。

本发明的电解液中，对锂盐、非水溶剂和添加剂的含量没有特别要求，在本技术领域的常用范围内即可。具体地，以100重量份的锂离子电池电解液为基准，锂盐的含量为10-19.5重量份，非水溶剂的含量为80-89.5重量份。

所述锂盐为本领域技术人员常用的各种锂盐，例如可以选自六氟磷酸锂（LiPF₆）、四氟硼酸锂（LiBF₄）、高氯酸锂（LiClO₄）、六氟砷酸锂（LiAsF₆）、六氟硅酸锂（LiSiF₆）、双草酸硼酸锂（LiBOB）、氯化锂（LiCl）、溴化锂（LiBr）、Li(CF₃SO₂)₂N中的至少一种。优选情况下，本发明的电解液中，锂盐的浓度为0.5-2mol/L，更优选为0.8-1.5mol/L。

本发明中，所述非水溶剂采用本领域技术人员常用的各种非水溶剂即可。例如，所述非水溶剂含有第一溶剂、第二溶剂、第三溶剂、第四溶剂中的至少一种。