[发明专利]一种锂离子电池宽温电解液

说明书

本发明公开了一种锂离子电池宽温电解液，其特征在于电解液配方由一种醚类溶剂组成的类离子液体、辅助有机溶剂和低温添加剂组成。该电解液具有较低的粘度和凝固点，能够在超低温度下保持较高的离子电导率；在负极表面形成薄而致密的固态电解质膜；在保持常温良好循环性能的前提下，有效提升低温下充放电能力和高温下安全性能，有效地拓宽了锂电池的应用范围。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池宽温电解液，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池自从20世纪90年代商业化使用以来，便以其比能量高、循环寿命长、体积小以及环境友好等优点，迅速发展起来。如今，锂离子电池已广泛应用在我们生活中各个方面，其不仅成为了手机，电脑，数码照相机等电子产品的一部分，而且还作为一种新兴能源出现在汽车领域、军事领域以及航空航天领域。纯电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)领域对锂离子电池使用温度要求是能在-20℃低温下存储并进行低倍率放电；我国军标则要求锂离子电池在-40～60℃环境下稳定运行。因此，拓展锂电池的温度使用范围显得尤为重要。

电解液作为锂电池的重要组成部分，一方面在正负极之间传递锂离子，起着桥梁的作用；另一方面，又直接与电极反应，形成SEI膜，因此，电解液的选择对于锂电池各方面性能的发挥显得至关重要。理想的电解液应在较宽温度范围内具有较高的离子电导率，低凝固点、形成薄而稳点的SEI膜。

目前商业化应用最广的电解液体系为基于LiPF₆的混合碳酸酯溶液。当温度升高时，一方面，链状碳酸酯开始挥发甚至分解；另一方面，电解液与电极又可发生反应，导致胀气等一系列安全问题，严重可发生爆炸。当温度较低时，主要受制于3个方面的影响：首先，随着温度的降低，环状碳酸酯粘度增大甚至发生凝固，导致离子电导率降低；其次，SEI膜阻抗增加，使得充放电过程电极极化增大；再次，锂离子电池在充放电后期容易产生析锂现象，导致循环性能变差。同时，该体系中的LiPF₆会在高温下分解，对水敏感，易产生HF腐蚀集流体，破坏SEI膜的稳定，溶解正极电极材料，进而引起容量的衰减和安全隐患，而且低温下较低的电导率限制了其在低温环境下的应用。

目前商用上的电解液完全能够应对锂离子电池的正常使用，但是其在低温下电导率低、高温下存在安全隐患的问题使得其不能够在汽车领域、军事领域以及航空航天领域应用。因此，开发适用于锂离子电池的宽温电解液具有十分重要的意义。

发明内容

鉴于背景技术存在的问题，本发明设计了一种适合于-40～60℃宽温度范围使用的锂电池电解液，能够提升低温下电导率，抑制高温下电解液在极片表面的副反应的发生。其组分配比合理，在保证常温循环性能的前提下，有效提升锂离子电池在高低温下的充放电性能，拓宽了锂电池的应用范围。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本申请提供的锂离子电池宽温电解液由醚类溶剂组成的类离子液体、辅助有机溶剂及低温添加剂组成。其中，辅助有机溶剂为非环状碳酸酯。

所述的醚类溶剂的结构可以用表示，其中，n为3～5，其与Li⁺等摩尔混合形成类离子液体阳离子，阴离子为TFSI^-、BF₄^-、DFOB^-、PF₆^-中的一种或一种以上。该醚类溶剂的特点还在于，所有醚均处于与Li⁺的螯合状态，不存在多余的醚分子。

所述电解液还应包含LiFSI。

作为本发明的优化，离子液体所占比例可优化为10％～20％。

作为本发明的优化，非环状碳酸酯的含量可优化为80％～90％。

作为本发明的优化，锂盐浓度可优化为0.8～1.2mol/L。