[发明专利]一种提高锂电池高低温性能的电解液及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高锂电池高低温性能的电解液及其用途，属于材料技术领域。

背景技术

随着锂离子电池市场化的不断深入，人们对锂离子电池的期望越来越高。目前商品化的锂离子电池已经很难满足实际应用的需要，如电动汽车、航天技术、军事领域等。而限制锂离子电池应用到这些领域的一个主要问题是锂离子电池的工作温度受到了限制。

研究结果发现，采用锰酸锂体系的电池，由于锰酸锂材料自身结构特点，会在充放电过程中出现Mn²⁺的溶解，导致电池容量衰减，或者当电池体系处于高温环境中，这种表面Mn²⁺的溶解更加明显，需要选择特殊的添加剂来抑制这种材料表面的锰溶解。对于磷酸铁锂电池，会因为磷酸铁锂材料较低的离子电导率，影响电池在低温条件下的充放电性能。

因此，开发具有较宽温度使用范围的电解液，尤其是高低温能同时使用的电解液对于锂电池的循环寿命、储存寿命的提高都是具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于解决上述的技术问题，提供一种提高锂电池高低温性能的电解液及其用途。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种提高锂电池高低温性能的电解液，其中该电解液由四类成份组成：(A)锂盐，(B)碳酸酯类和/或醚类有机溶剂，(C)高低温添加剂和(D)其他功能添加剂；其组成可以简写为A+B+C+D，其中(A)锂盐和(C)高低温添加剂组分在此电解液中的摩尔浓度范围均为：0.001～2摩尔/升，(D)其他功能添加剂组分的摩尔浓度范围是：0～0.5摩尔/升。

进一步地，以上所述的一种提高锂电池高低温性能的电解液，其中所述(A)锂盐选自LiBF₄，LiPF₆，LiAsF₆，LiClO₄，LiPF_b[(C₆F_s(C_pF_qH_(2p+1-q))_tH_(5-s-t))]_(6-b)，b＝0，1，2，3，4，5；s＝0，1，2，3，4，5；t＝0，1，2，3，4，5；p，q为大于等于零的整数中的一种或一种以上组合物。

进一步地，以上所述的一种提高锂电池高低温性能的电解液，其中所述(B)碳酸酯类为环状的碳酸酯类和/或链状碳酸酯类化合物；环状的碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)和碳酸亚丁酯(BC)中的一种或一种以上组合物；所述的链状碳酸酯类化合物选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)、碳数为3～8个的直链或支链脂肪单醇与碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一种或一种以上组合物；所述的醚类有机溶剂选自四氢呋喃(THF)、2-甲基四氢呋喃(2-Methyl-THF)、1，3-二氧环戊烷(DOL)、二甲氧甲烷(DMM)、1，2-二甲氧乙烷(DME)和二甘醇二甲醚(dimethyl carbitol)中的一种或一种以上组合物。

进一步地，以上所述的一种提高锂电池高低温性能的电解液，其中所述(C)高低温添加剂选自如下结构的化合物中的至少一种物质，

其中，所述通式(1)中的Q表示为氧、亚甲基或通式(2)中的一种；所述通式(1)中的Y，Z表示为在链中可以有杂原子的取代或者未取代的亚烷基链，其结构选自通式(3)或通式(4)中的一种。

上式中，A为碳、硼、硅中的一种；R₁表示为烷基、氟代烷基、芳基、芳烷基中的一种；R₂，R₃为氢、卤素、烷基、烷氧基、卤代烷基、卤代烷氧基、烯烃基、卤代烯烃基、苯基、卤代苯基、苯氧基、卤代苯氧基中的一种，其中：卤素为氟、氯或溴，卤代包含部分取代和全取代；R₄，R₅表示为氢、卤素、烷基、烷氧基、卤代烷基、卤代烷氧基、烯烃基、卤代烯烃基、酯基，其中：卤素为F、Cl或Br，卤代包含部分取代和全取代。

进一步地，以上所述的一种提高锂电池高低温性能的电解液，其中所述(C)高低温添加剂可选用甲基双磺酸草酸硼酸酯，其结构式如下，