[发明专利]一种锂离子电池电解液、锂离子电池

说明书

本发明涉及一种锂离子电池电解液、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明的锂离子电池电解液，包括有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂，所述低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成，所述功能性添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯中的任意一种或组合；所述功能性添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1～4％。本发明的锂离子电池电解液，可参与负极成膜，降低电解液的界面阻抗，提升电解液的低温性能；还可以在高容量硅碳复合负极材料表面形成柔韧、高温稳定的电极界面膜，并在循环过程中及时修补由硅膨胀而引起的SEI膜破裂，改善硅碳负极锂离子电池循环性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电解液、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池自20世纪90年代实现商品化以来，凭借其各方面优越的性能而受到了广泛的关注。然而随着电动汽车的逐步发展，人们对锂离子电池的能量密度也提出了更高的要求。

目前商用的锂离子电池负极材料采用石墨负极材料，其充放电比容量较低，理论容量为372mAh/g，已不能适应目前电动汽车对高能量密度化学电源的需求。硅基材料因其理论比容量高(4200mAh/g)和较低的脱锂电位(<0.5V)，同时含量丰富，已成为替代石墨类负极材料的最理想的候选材料之一。但硅是半导体材料，自身的电导率较低，且硅负极在充放电过程中会发生巨大的体积变化，在电解液中难以形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜，最终导致硅基材料结构的塌陷和硅基材料与电解液之间的固液界面层的破坏。

导致硅负极容量衰减的其中一个重要原因是电解液中LiPF₆分解产生微量HF对硅造成腐蚀。此外，由于硅负极在常规的LiPF₆电解液中难以形成稳定的固体电解质界面(SEI)膜，伴随着电极结构的破坏，在暴露出的硅表面不断形成新的SEI膜，加剧了硅的腐蚀和容量衰减。因此，需要开发适用于锂电池硅负极的电解液技术。现有技术中，申请公布号为CN106252639A的中国发明专利公开了一种兼顾高低温性能的高容量锂离子电池电解液，该电解液包括非水溶剂、六氟磷酸锂、成膜添加剂、抑制气胀剂和低阻抗添加剂；其中负极成膜添加剂占电解液总质量的3～15％的氟代乙酸酯组成；抑制气胀添加剂由占电解液总质量0.3～5％的1,3-丙烯磺酸内酯、酸酐类化合物中的一种或两种组成；低阻抗添加剂由占电解液总质量0.2～3％的二氟磷酸锂、二氟草酸磷酸锂中的一种或两种组成。该电解液通过添加抑制气胀添加剂和低阻抗添加剂之间的协同作用来兼顾电池高温性能和低温性能，但上述技术所述的电解液的低温性能仅是在5℃下的循环性能，且硅含量≤8％，无法满足电池对于高能量密度的需求以及更宽的测试温度范围，因此急需开发硅含量更高且在不劣化高温性能的基础上在0℃以下低温性能更好的硅基负极电解液。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池电解液，能够极大地提升硅碳负极锂离子电池的低温循环性能。

本发明还提供了一种采用上述锂离子电池电解液的锂离子电池。

为了实现以上目的，本发明的锂离子电池电解液所采用的技术方案是：

一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂，所述低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成，所述功能性添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯中的任意一种或组合；所述功能性添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1～4％。

优选的，所述锂离子电池电解液用作硅碳负极锂离子电池的电解液。

本发明的锂离子电池电解液，通过在电解液中加入低阻抗添加剂和功能性添加剂，可有效的参与负极成膜，降低电解液的界面阻抗，提升电解液的低温性能；还可以在高容量硅碳复合负极材料表面形成柔韧、高温稳定的电极界面膜，并在循环过程中及时修补由硅膨胀而引起的SEI膜破裂，从而改善硅碳负极锂离子电池循环性能。