[发明专利]锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

由于锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、可快速充放电等优点，在电动汽车、航空航天等领域获得了广泛的应用。然而，近年来关于锂离子电池引发的火灾甚至爆炸的报道己屡见不鲜，锂离子电池的安全问题引起人们普遍的关注，是限制锂离子电池在动力和大规模储能领域实现产业升级的主要障碍。而电解液作为锂离子电池的重要组成部分，是造成电池安全问题的重要原因之一。

锂离子电池电解液作为传递锂离子的媒介对电池的性能起关键作用，一直是一个重要的因素影响着电池的容量，安全性能和循环寿命，制约着锂离子电池的发展和应用。现在普遍采用的锂离子电池电解液为有机电解液，具有较高的蒸汽压和较低的闪点、热稳定性低、使用温度范围窄等缺点。在非常规环境中，很容易造成锂离子电池的热失控，引起冒烟起火甚至爆炸等危害人身和财产安全的不良后果。有机电解液，由有机溶剂和导电锂盐组成，常用的有机溶剂为烷基碳酸酯类化合物，如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)等，这些有机溶剂的闪点都很低，使锂离子电池的电解质溶液(电解液)极易燃烧，尽管电池配有保护电路、安全阀和正温度系数热敏电阻(PTC)等，但也不能完全避免这些有机溶剂出现泄漏、燃烧甚至爆炸的情况电解液的安全性。除了电解液易燃的问题之外，另一个重要的方面就是电解液的热稳定性问题。现在常用的锂盐为六氟磷酸锂(LiPF₆)，具有较高的电导率并能形成稳定的固体电解液界面(SEI)膜。但LiPF₆的热稳定性较差，会分解生成PF₅和LiF，同时LiPF₆会与水发生反应产生酸性物质HF，能加速活性物质的溶解或破环SEI膜，引起二次成膜，严重影响电池的循环性能，已经难以满足高温性能锂离子电池的需要。改善电解液的不燃性和热稳定性是提高电池安全性的一个重要途径，因此迫切需要开发一种高安全性的新型电解液。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温、安全型的锂离子电池电解液及锂离子电池，该锂离子电池电解液尤其适用于锂离子动力电池，旨在解决现有技术中锂离子电池的热稳定性和安全性能有待提高的问题。

一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐、功能添加剂、阻燃添加剂和负极成膜剂，其中，所述功能添加剂为全氟烷基苯硫醚。

所述的锂离子电池电解液，其中，所述全氟烷基苯硫醚的分子结构式如下式所示：

其中，R为碳分子数-CF₃、-C₂F₅、-C₃F₇、-C₄F₉以内的全氟代烷基基团的任意一种。

所述的锂离子电池电解液，其中，所述功能添加剂在电解液中的质量百分含量为0.5-2.0％。

所述的锂离子电池电解液，其中，所述阻燃添加剂为离子液体。

所述的锂离子电池电解液，其中，所述离子液体为脂肪族季铵盐、季膦盐、吡咯盐、吡咯烷酮盐、咪唑盐和哌啶盐；通式为C⁺[A]^-，通式中C⁺阳离子的结构式如下：

其中，R1、R2、R3和R4为C1～C3烷基、烯丙基、醚基中的任意一种；通式中[A]^-阴离子为CF₃SO₃^-，TFSI^-、FSI^-、BOB^-或DFOB^-中的任意一种。

所述的锂离子电池电解液，其中，所述离子液体在电解液中的质量百分含量为5％～20％。

所述的锂离子电池电解液，其中，所述锂盐选自LiCF₃SO₃、LiC(CF₃SO₂)₃、LTFSI、LiFSI中的一种或几种的组合；所述锂盐的浓度为0.3mol/L～1.0mol/L。

所述的锂离子电池电解液，其中，所述非水有机溶剂为环状碳酸酯或链状碳酸酯。