[发明专利]一种高温型锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池，尤其是涉及一种高温型锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

近年来，由于环境污染和能源匮乏的压力，迫使各国都在寻找新的绿色、环保且可持续发展的能源。20世纪90年代出现的高能环保锂离子电池，由于其所具有的能量密度高、循环寿命长、工作电压高等优点，使其成为最受瞩目的动力电源之一。然而，随着人们对电池使用条件的了解不断深入，发现很多情况下电池的使用都在高于常温的条件下，如笔记本电脑在运行时，电池由于发热会导致温度上升到45℃左右；而GPS用电池，由于长期暴露在阳光下，温度往往会达到80℃左右，高温条件下工作或存储对电池体系的工作稳定性和存储稳定性要求更苛刻，使得行业内对改善电池在高温条件下的电性能和高温存贮性能引起了重视。

在高温环境下，锂离子电池体系会发生一系列变化。正极材料由于活性较高，会同电解液发生氧化反应，从而影响锂离子电池的性能。负极材料在锂离子电池化成时，表面会形成SEI膜，而当处于高温环境时，SEI膜会溶解遭到破坏，从而影响电池的循环性能和容量发挥等。特别是动力锂电热门正极材料之一的锰酸锂材料，在高温条件下由于Mn的溶解加剧，造成循环容量的衰减加快，一直是限制其大规模应用的瓶颈。同时，电池于高温环境长期存贮时，电解液会发生挥发或还原分解，引起电池“气胀”，可能会引起电池爆炸等安全问题。

因此，当面临高温使用条件时，锂离子电池电解液的设计，必须考虑到高温环境下锂离子电池正负极材料与电解液之间的兼容性，降低电解液同正负极发生反应的概率，并提高SEI膜的稳定性。目前行业内有研究者通过加入一定量的特殊添加剂，能够在一定程度上解决电池的气胀问题，但是却严重的影响了电池在常温和高温的电性能。

另外，离子液体具有很多优点：大多数离子液体在较宽的温度范围内都以液态形式存在，应用在电池中可以扩大电池的使用温度范围；离子液体的蒸气压为零，在较高温度下也不挥发，可以解决动力电池高温气胀的问题；粘度低，热容大，有些离子液体对水、空气均稳定，易处理；制备比较容易，原料价格便宜等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种加工制备简便、成本低且高低温性能及电性能均优良的高温型锂离子电池电解液及锂离子电池。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种高温型锂离子电池电解液及锂离子电池，包括由电解质盐和非水有机溶剂均匀混合配制而成的混合锂盐溶液，其特征在于：还包括均匀混合在所述混合锂盐溶液中的高温成膜添加剂和抑制高温产气添加剂，所述高温成膜添加剂为双乙二酸硼酸锂LiBOB，且双乙二酸硼酸锂LiBOB与所述混合锂盐溶液之间的质量百分比为0.2％～3％；所述抑制高温产气添加剂为离子液体和邻苯二甲酸酐中的一种或两种，且所述抑制高温产气添加剂与所述混合锂盐溶液之间的质量百分比为0.8％～9％，所述离子液体的化学式为其中R＝CH₂CH₃、CH₂CH₂CH₃或CH₂CH₂CH₂CH₃且所述离子液体相应为离子液体EMI-TFSI、离子液体PMI-TFSI或离子液体BMI-TFSI；所添加高温成膜添加剂和抑制高温产气添加剂的总质量与所述混合锂盐溶液的溶液质量之间的质量百分比为1％～11％。

上述一种高温型锂离子电池电解液，其特征是：所述电解质盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂和三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或两种，且所述电解质盐与所述非水有机溶剂均匀混配而成的混合锂盐溶液的物质的量浓度为0.8mol/L～1.4mol/L。

上述一种高温型锂离子电池电解液，其特征是：所述非水有机溶剂为由碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯均匀混合而成的混合溶剂，且碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二乙酯的体积比比为2～5∶1～3∶3～6。

上述一种高温型锂离子电池电解液，其特征是：所述电解质盐为六氟磷酸锂。

同时，本发明还提供了一种综合性能优良且具有良好的高温存贮性能、高温循环性能和低温放电性能的锂离子电池，包括正极、负极和隔膜，其特征在于：还包括高温型锂离子电池电解液。

上述一种高温型锂离子电池，其特征是：所述正极由钴酸锂或锰酸锂材料制成，所述负极由碳材料制成，所述隔膜由多孔聚烯烃材料制成。