[发明专利]一种动力电池及其锂离子电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种动力电池用锂离子电解液及其动力电池，特别地涉及一种能够改善锂离子动力电池高温性能，提高低温放电性能的锂离子动力电池电解液以及使用该电解液的锂离子动力电池。

背景技术

现有技术中，随着社会的发展和工业的进步，对环境和能源的需求日益增加，然而给社会带来一些诸如环境污染，二氧化碳排放增加，石油能源的逐渐枯竭等社会压力，这些压力迫使世界各国的在努力可开发绿色，环保以及可持续发展的新能源。1990年日本索尼公司率先商业化的锂离子电池以工作电压高，能量密度高，循环寿命长，绿色环保等优点，现在广泛应用于消费类电子产品中。随着锂离子电池技术的进步，以及对新能源动力汽车的需求，锂离子电池目前已经进入动力电池领域。

传统的锂离子电池主要由正极，负极，隔膜纸以及电解液等四大部件所组成。正负极采用能够可逆脱嵌锂的化合物作为活性材料，目前商业化的正极材料一般为过渡金属氧化物如钴酸锂，磷酸铁锂，锰酸锂，镍酸锂及其改性物等；负极材料一般采用石墨类碳材料和中间相碳微球等。电解液一般包括非水有机碳酸酯类溶剂以及锂盐如LiPF₆，LiBF₄等所组成相比于消费电子类电池，动力电池一般使用在户外，经历高温酷暑，低温严寒，环境苛刻，对电池的高低温性能，循环性能要求严格，那么电解液的组成对电池的循环寿命，倍率性能，高温性能，低温性能等起到关键的作用。

中国专利申请号201110390402.3公开了一种锂离子电池电解液及锂离子二次电池，其通过添加一定量的硅烷类磷酸酯，利用这种硅烷类磷酸酯添加剂优先在负极表面形成阻抗较小的SEI膜(固体电解质界面膜)，来提高电池低温性能和循环性能，但是高温性能并未报道。

然而SEI膜阻抗小，在高温条件下又往往不能起到保护作用，从而引发电池中副反应的发生，导致高温性能的恶化。

发明内容

本发明提供一种高温性能，低温性能、且长寿命的动力电池及其锂离子电解液。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种锂离子电解液，其特征在于，包含有非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述的添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，所述第一添加剂包括为硅烷类硫酸酯，所述第一添加剂含量占锂离子电解液总质量的0.05-10％，所述的硅烷类硫酸酯具有以下通式：

其中，R1～R6为CmHn，1≤m≤6，1≤n≤13；

所述的第二添加剂为辅助添加剂为碳酸亚乙烯酯(VC)、丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸乙烯基亚乙烯酯(VEC)、亚硫酸乙烯酯(ES)、己二腈(ADN)、丁二酸酐(SA)中的一种或者多种的任意比例，所述的第二添加剂为所述电解液总重量的0.1-5wt％；

所述的非水有机溶剂为碳酸酯类、羧酸酯类、醚类溶剂或酮类溶剂；

所述的锂盐包括主锂盐和辅助锂盐，所述的主锂盐包括LiPF₆、LiCFSO₃、或LiN(SO₂CF₃)₂中的一种，浓度为0.4-1.5mol/L，所述的辅助锂盐包括有LiBF₄和LiDFOB一种或者两种任意比例混合，其含量占电解液总量的0.1-5wt％。

优选地，所述非水有机溶剂包含有一种环状碳酸酯和一种链状(线性)碳酸酯，所述环状碳酸酯为碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)中的一种或两种的任意比例的混合；所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、乙酸乙酯(EA)、甲酸丙酯、乙酸丙酯中的一种或多种的任意比例的混合。

本发明还提供一种锂离子动力电池，包括上述技术方案提供的锂离子电解液、可逆地储存/释放锂离子的作为正极极片的含锂的过渡金属氧化物、可逆地储存/释放锂离子的作为负极极片的含碳材料、以及置于正极极片与负极极片之间的多孔隔膜，所述正极极片与负极极片置于所述锂离子电解液中。

通过实施以上技术方案，具有以下技术效果：本发明提供的动力电池及其锂离子电解液，硅烷硫酸酯类添加剂，能在锂离子电池的负极上还原形成薄而致密的SEI膜，改善了电池低温放电性能。辅助锂盐分解形成的SEI膜，也具有改善低温特性的功能，而第二添加剂为成膜添加剂，旨在改善电池循环以及高温性能。这些添加剂通过相互配合，相互协同作用，进一步改善电池的高温性能以及循环性能。

具体实施方式