[发明专利]以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液，特别是涉及一种采用碳酸丙烯酯(PC)作为电解液主溶剂的锂离子电池电解液，该电解液中添加了可抑制PC嵌入石墨负极的添加剂，从而可以显著改善电池的首次效率、循环性能和低温放电性能。

背景技术

目前锂离子电池负极材料中使用最多的还是石墨类材料如天然石墨，而PC溶剂无法在这些石墨类电极表面形成有效的钝化膜，容易随着锂离子共同嵌入石墨层，对石墨电极结构造成破坏，导致电池可逆容量低，循环性能差，严重影响电池性能，因此目前PC主要加入少量，用作添加剂改善电解液的低温性能，而无法取代EC作为溶剂主成分使用。寻找抑制PC嵌入石墨的方法，从而能够采用PC作为锂离子电池的主要溶剂组分，对提高锂离子电池的高低温性能具有重要意义。并且随着研究的深入发现硅负极等系列负极也存在类似的问题，这对新负极的电池性能的提升也具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种包含一种功能添加剂的以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液，以及采用人造石墨、天然石墨、硅负极、金属氮化物类等负极材料、包含上述以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液的锂离子电池。

本发明所述以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液所采用的技术方案是：该电解液中包括非水有机溶剂、电解质盐和添加剂，所述非水有机溶剂包括有主组分碳酸丙烯酯和其他组分非水溶剂，其中碳酸丙烯酯为电解液总质量的10%～60%,所述添加剂包括常规成膜添加剂和功能添加剂。

进一步地，所述功能添加剂的化学通式为AXB或者AB，其中，

A为Cs、Rb、Sr、Ba中的一种或一种以上的混合物；

X为C₅H₅N、(C₂H₅)₃N、CH₃CN、(CH₂CN)₂、(C₂H₄CN)₂、乙二醇二甲醚（DME）或四氢呋喃（THF）中的一种或一种以上的混合物；

B为如下结构式中的一种或一种以上的混合物：PF₆^-、CH₃COO^-、CO₃^2-、BF₄^-、AsF₆^-、N(SO₂C₂F₅)₂^-、N(SO₂CF₃)₂^-、N(SO₂F)₂^-、CF₃SO₃^-、ClO₄^-、BC₄O₈^-(BOB^-)、BC₂O₄F₂^-(DFOB^-)、PF₃(CF₂CF₃)₃^-(FAP^-)、F^-、Br^-、I^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-。

进一步地，所述功能添加剂在所述以碳酸丙烯酯为主溶剂的电解液中的摩尔浓度为0.001～0.1mol/L，优选0.03～0.06mol/L。