[发明专利]一种锂离子电池电解液及其应用

说明书

本发明提供了一种锂离子电池电解液，由功能性共溶剂、电解质盐和添加剂组成；所述功能性共溶剂包括：氟代链状碳酸酯5vol％～60vol％；低熔点羧酸酯20vol％～50vol％；高介电常数溶剂10vol％～40vol％。与现有技术相比，本发明提供的锂离子电池电解液采用特定含量组成的功能性共溶剂，通过在氟代链状碳酸酯中引入低熔点羧酸酯和高介电常数溶剂，并配合添加剂，使该锂离子电池电解液在正负极界面可以形成低阻抗、薄而致密的固体电解质界面膜，从而改善锂离子电池在低温环境下的耐电压性，使锂离子电池具有较高的安全性能。实验结果表明，将本发明提供的锂离子电池电解液应用于锂离子电池，能够保证该锂离子电池在4.4V以上的高电压条件下应用；200次循环保持率为78.8％～96.3％，‑30℃低温容量保持率为72.7％～85.3％。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，更具体地说，是涉及一种锂离子电池电解液及其应用。

背景技术

随着中国环境保护力度的进一步加大，作为能源环境保护先导者的电动汽车迎来了迅猛的发展，与此同时也对动力电池在安全、续航里程和寿命等方面提出了更高的要求。

首先是安全，这是动力电池在发展中面临的最关键问题，尤其是大容量、高电压的锂离子电池，关系着每一位消费者的生命安全；如汽车碰撞、充放电时的过充/过放、线路老化造成的短路等，往往会有起火、爆炸等安全隐患。为了解决这个问题，往往会在锂离子电池的电解液中加入阻燃添加剂，比如亚磷酸三苯脂、磷酸三(2,2,2-三氟乙基)酯等磷系阻燃剂。但往往要求较高的添加量，导致电解液粘度和电导率的上升，从而降低电性能。

其次是续航里程，这是电动汽车取代燃油汽车过程中的一大障碍，加上充电时间过长的限制，又增加了电动汽车取代燃油汽车的难度。因此，为进一步扩大电池容量、提升电动汽车的续航里程，当前锂离子电池的正极材料已经开始向高镍化、高电压化(电压为4.4V以上，尤其是5.0V)发展。但锂离子电池中的电解液往往无法承受高电压条件，容易在高电压下发生分解，导致电池性能和寿命的骤降。与此同时，在北方严寒的冬季，锂离子电池的容量将会进一步下降，电动汽车甚至无法直接启动。

因此，提供一种具有在低温环境下也适用的、具有优异耐高电压性能的锂离子电池电解液，成为动力电池领域技术人员亟待解决的技术难题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液及其应用，本发明提供的锂离子电池电解液可适用于低温环境，并且具有优异的耐高电压性能。

本发明提供了一种锂离子电池电解液，由功能性共溶剂、电解质盐和添加剂组成；

所述功能性共溶剂包括：

氟代链状碳酸酯5vol％～60vol％；

低熔点羧酸酯20vol％～50vol％；

高介电常数溶剂10vol％～40vol％。

优选的，所述氟代链状碳酸酯选自双三氟甲基碳酸酯、三氟乙基碳酸甲酯和双三氟乙基碳酸酯中的一种或多种。

优选的，所述低熔点羧酸酯选自甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯和丁酸丙酯中的一种或多种。

优选的，所述高介电常数溶剂选自氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、双三氟代碳酸丁烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯、δ-戊内酯、环丁砜和二甲基亚砜中的一种或多种。

优选的，所述电解质盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂和六氟砷酸锂中的一种或多种；

所述电解质盐的浓度为0.8mol/L～1.5mol/L。