[发明专利]一种快速充电的锂离子电池电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种快速充电的锂离子电池电解 液。

背景技术

锂离子电池由于工作电压高、能量密度高、循环寿命长、对环境友好等特点， 广泛应用与3C数码产品、电动汽车、军事航天等领域。随着智能数码产品的普及， 新能源汽车的应用越加广泛，人们对快速充电的需求更加迫切，缩短充电时间可以 提高用户体验，快速充电技术是将来电芯发展重要方向。

影响快速充电技术的发展是多方面的。从电芯本身来看，电池设计、正负极 材料、电解液是影响电池快充技术的关键，其中快速充电的电解液对快充技术的影 响尤为明显。电池在快速充电的过程中，锂离子快速从正极脱出进入电解液，然后 穿过隔膜、进入负极进行嵌锂，大量锂离子进行快速迁移需要电解液具有较高的动 力学性能，在传质过程中具有更小的传质阻力，因此需要电解液满足较好的浸润性、 更低的黏度，更低的锂离子传输阻力。

现有技术中，大多使用低沸点的有机溶剂来改善电解液的动力学性能，例如 线状碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、乙酸乙酯，乙酸丙酯等有机溶剂具有较低的黏度， 能为锂离子传输提供更适宜的通道，但这些溶剂的使用会造成电池高温性能受到挑 战，同时羧酸酯类有机溶剂与电池负极石墨的兼容性较差会对电池循环性能造成恶 化。

因此，在当今追求高能量密度、高电压、负极高压实密度的需求下，开发与快 充电解液相匹配的溶剂、添加剂组合是解决上述问题的关键，而且快速充电技术要 求电解液具有较高的动力学性能，改善电池动力学和高温性能、循环性能是快充电 解液的主要目标。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种快速充电的锂离子电池电解 液，该电解液能够满足电压4.35V、负极压实密度为1.6g/cm³以上的高电位、高压 实密度、2C以上的快充体系电池的需求，同时兼具较好的循环性能和高低温性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

提供一种快速充电的锂离子电池电解液，由溶剂、锂盐及添加剂组成，所述非 水性有机溶剂中包括低沸点的线状碳酸酯和线状羧酸酯、氟苯以及氢氟醚中的两种 以上的混合物；所述添加剂包括负极成膜的第一添加剂、改善电池循环性能的第二 添加剂以及提高电池高温性能的第三添加剂。

优选的，所述溶剂占锂离子电池电解液总质量的70％-88％。

优选的，所述线状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯；

所述线状羧酸酯为丙酸丙酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丁酯、乙酸乙酯、丙 酸异丙酯、丁酸乙酯、乙酸甲酯中的至少一种。

优选的，所述氢氟醚为氟甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基乙基 醚、2,6-二氟苯甲醚、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚、四氟甲基丁基醚、1,1,3,3,3-五 氟-2-三氟甲基丙基甲基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,2,2-四氟乙基 -2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-4-甲基苯基醚中的至少一种。

优选的，所述添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1％-20％。

优选的，所述第一添加剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、1,3丙烷磺酸内 酯中的至少一种，所述第一添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.5％-10％。

优选的，所述第二添加剂为二氟草酸硼酸锂(DFOB)、双草酸硼酸锂(BOB)、 双氟磺酰亚胺锂(FSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(TFSI)、硫酸乙烯酯(DTD)、 4-甲基硫酸乙烯酯(4-methylDTD)、4-乙基硫酸乙烯(4-ethylDTD)酯、4-丙基硫酸 乙烯酯(4-Propyl-DTD)中的至少一种，所述第二添加剂占锂离子电池电解液总质量 的0.1％-5％。

优选的，所述第三添加剂为包括含有2个或3个腈基官能团的腈类化合物，腈 类化合物能够消除低沸点化合物而带来的高温性能恶化，使得电解液整体具有较好 的动力学性能所述第三添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.5％-5％。

优选的，所述腈类化合物为丁二腈、戊二腈、2-甲基戊二腈、己二腈、1,3,6- 己烷三腈、庚二腈中至少一种。