[发明专利]一种锂离子电池电解液、锂离子电池

说明书

本发明涉及了一种锂离子电池电解液添加剂、电解液、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明提供的锂离子电池添加剂中选用热稳定性好，成膜阻抗低的组分，其中碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯能够提高低温及超低温下锂离子电解液的电导率，三(三甲基硅烷)硼酸酯能能保护正极，提高电池的高温性能。添加有该添加剂的电解液制备的锂离子电池能够兼顾低温、高温状态下性能，在‑20℃低温环境中放电容量达到初始容量的85％，电池在‑40℃低温环境中放电容量达到初始容量的75％，在高温55℃存储28d电池容量保持85％。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电解液添加剂、电解液、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

与其他种类的二次电池相比，锂离子电池具有电压高、能量密度高、使用寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，这些优点使得锂离子电池的应用范围越来越广泛。在那些对电池电性能、可靠性、安全性要求较高的场合，比如航空、航天和军事领域，锂离子电池也逐渐成为主角。

锂离子电池疏水性电解液主要由电解质盐类溶解在有机溶剂中形成，常规的电解液电导率一般，当对电池低温性能提出较高要求时，常规电解液不能使其电池材料功能最优化，因此其低温性能较差，-40℃下锂电池放电性能更差或者放不出电量。这使得目前锂离子电池的低温性能，特别是在超低温环境中的工作性能较差，严重抑制了其在这些特殊领域的应用。

公开号为CN103825049B的中国发明专利公开了一种锂离子电池耐高温电解液，其中添加了耐高温添加剂二氟草酸硼酸锂，占电解液总质量的0.1％‐8％，该电解液制备的锂离子电池在高温下的性能较好，在60℃下200周循环容量为70％左右，但是该电解液耐低温性能一般，不能满足电池在低温下的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池电解液添加剂，该添加剂能够改善锂离子电解液在低温、超低温性能。

本发明还提供了一种锂离子电池电解液，该电解液耐受高温及超低温。

本发明还提供了采用上述锂离子电池电解液制备的锂离子电池。

为了实现上述目的，本申请所采用的技术方案为：

一种锂离子电池电解液添加剂，包括碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为1～20：1～20：1～20。

本发明提供的锂离子电池添加剂中选用碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯等热稳定性好，成膜阻抗低的组分，加入的复合低温添加剂中碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯能够提高低温及超低温下锂离子电解液的电导率，三(三甲基硅烷)硼酸酯能保护正极，提高电池的高温性能，其可以在正极表面形成保护膜，防止正极与电解液直接接触反应分解，提高正极材料的稳定性，从而提高电池的高温性能。

一种锂离子电池电解液，包括溶剂、电解质盐和添加剂，所述添加剂包括碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为1～20：1～20：1～20。所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的加入量分别为溶剂质量的0.1～2.0％。

电解液的作用是在电池内部正、负极之间进行锂离子传递，本发明采用的电解液为超耐低温兼顾型电解液，电解液对低温性能的影响主要体现在其电导率和固体电解质相界面SEI膜的影响。本发明通过向电解液中分别加入适量的成膜添加剂VC(碳酸乙烯脂)、DTD(硫酸乙烯酯)和三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)后，降低了SEI膜电阻，三者协同作用使得电池的低温性能得到很大改善。

优选的，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的加入量分别为溶剂质量的0.3％、0.8％、0.5％。