[发明专利]一种提高锂离子电池低温性能的电解液添加剂及电解液

说明书

本发明公开了一种提高锂离子电池低温性能的电解液添加剂及电解液，涉及锂离子电池技术领域，所述添加剂为含供电子基团取代基的吡啶，且其分子结构中不含有强吸电子基团取代基。将该添加剂加入锂离子电池电解液中，能够提高电解液低温条件下的离子传输速率和降低电解液的凝固点，改善了锂离子电池低温下的放电容量、循环性能，同时增强了对正负极极片的浸润性。该添加剂在常温、高温情况下不影响电芯性能，对环境温和。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种提高锂离子电池低温性能的电解液添加剂及电解液。

背景技术

近年来，由于对环境保护的要求越来越高以及政府加快了新能源汽车发展的相关政策的引导，世界多个国家公布了燃油车禁售令。在新能源汽车鼓励政策持续刺激下，市场需求倍增。但由于电池的使用环境差异大、地域跨度广，并且锂离子电池朝着航空领域发展，现有的锂电池电解液主要是由有机溶剂、锂盐及添加剂组成，大部分的体系在低温环境下导电性能更差，而目前锂离子电池的低温性能却无法满足要求。

电解液的作用是在电池正负极之间传导锂离子，是锂离子电池稳定性能的保证，其与正负极之间所形成的界面以及低温传输锂离子的能力很大程度上影响电池的不同温度下的性能。现阶段，电解液通常采用非水性的体系，包括有机溶剂电解液，即由高纯度的有机溶剂、锂盐、必要的添加剂等原料按照一定的比例配制而成。

常规电解液体系的锂离子电池在低温条件下，电解液粘度增大，电导率降低，常常会导致充放电容量低和析理等现象。这是由于电解液的本体溶剂会随着温度的降低，逐渐失去离子和电子的传输能力。如果仅仅通过增加低熔点、低粘度溶剂含量来改善这个问题，电池的低温性能确实能有所提高，但会无法兼顾其常温及高温性能。为解决这一难题，进一步拓宽锂电池的应用领域，迫切需要改善锂电池的低温放电性能。因此，开发一种具有较宽温度使用范围的电解液体系，尤其是兼顾低温能使用的电解液体系对于锂电池的循环寿命、储存寿命的提高都是具有十分重要的意义。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种提高锂离子电池低温性能的电解液添加剂及电解液，该添加剂能够显著改善锂离子电池低温下的放电容量、循环性能，且该添加剂在常温、高温情况下不影响电芯性能。

本发明提出的一种提高锂离子电池低温性能的电解液添加剂，所述添加剂为含供电子基团取代基的吡啶，且其分子结构中不含有强吸电子基团取代基。

优选地，所述供电子基团取代基为烷基、羟基、烷酯基、吡啶、苯取代基中的至少一种；优选地，所述供电子基团取代基为碳数为1-8的烷基。

优选地，所述添加剂为2,6-二叔丁基吡啶(DTBP)、4-甲基吡啶(MBP)、4-乙基吡啶(EBP)、4,4'-二甲基-2,2'-联吡啶(DMDP)、2-羟乙基吡啶(PDE)、3-羟基-2-甲基吡啶(3-HMP)、2-羟基-5-甲基吡啶(2-HMP)、2-羟基-4-甲基吡啶(2-H-4MP)中的至少一种。

本发明还提出一种锂离子电池电解液，包括上述任一所述的添加剂。

优选地，所述电解液包括锂盐、有机溶剂、添加剂和保护剂，其中，添加剂在电解液中浓度为0.1～0.5mol/L，保护剂在电解液中浓度为0～0.5mol/L。本发明中当添加剂的含量小于0.1mol/L时，效果不明显，当含量大于0.5mol/L时，电解液碱性过大，影响长期循环下正负电极材料结构稳定性。

优选地，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、LiN(SO₂CF₃)₂、LiN(SO₂C₂F₅)₂中的至少一种。