[发明专利]一种锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种改善高低温循环性能的锂离子电池电解液及锂离子电池，该锂离子电池电解液包含含硫多官能团电解液添加剂，该含硫多官能团电解液添加剂为二硫代草酸硼酸锂盐或者二硫代草酸磷酸锂盐。一方面，该添加剂中的草酸根基团可以在电极材料表面氧化还原聚合形成均匀致密的固态电解质膜；另一方面该添加剂中含有部分硫原子，能够促进固态电解质膜中形成具有高离子电导率的硫化物组分。因此，含该添加剂的锂离子电池电解液可以同时实现锂离子电池的高温和低温循环性能改善，并且与传统的含草酸磷酸锂或硼酸锂添加剂的电解液相比，成膜阻抗更低，电池循环性能更好。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液技术领域，尤其涉及一种改善高低温循环性能的锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、自放电率低、使用温度范围宽广、循环寿命长、无记忆效应等显著优点，被广泛应用于3C数码、新能源汽车、储能电站以及航空航天等领域。

电解液是锂离子电池必不可少的重要组成部分，对其容量、内阻、循环、倍率、安全性等各项性能都有重要影响，然而目前商业化电解液都含有大量碳酸酯类有机溶剂，虽然可以保障锂离子电池正常工作时所需的较高离子电导率和电化学稳定性，但一方面，在高温条件下电解液与电极材料表面的副反应加剧，不断地消耗活性锂离子，形成更多更厚的SEI膜，从而导致锂离子电池在高温条件下使用时，循环寿命较差且在循环过程中阻抗增加明显；另一方面由于锂离子电池电解液在低温条件下粘度变大，离子电导率变低，锂离子嵌入反应动力学变差，很容易导致界面析锂和低温循环性能跳水。

为了同时满足锂离子电池在高温和低温条件下的应用需求，目前采用较多的改善方法包括对正负极材料进行表面包覆改性，在电池模组系统应用各类冷却或加热装置以维持电池在可控温度范围内工作，或者是使用高温或低温改善的功能添加剂等措施，使用功能添加剂是相对成本更低廉，操作更简单，过程更可控，副作用更小的改善方法。目前，草酸磷酸锂或硼酸锂类化合物是一类广泛报道的高温改善电解液添加剂，例如专利CN106450427B报道了一种含有草酸磷酸锂的电解液及使用该电解液的锂离子电池，所述的电解液主要由以下组分配制而成：电解质锂盐、草酸磷酸锂、非水有机溶剂和其它添加剂，草酸磷酸锂应用于锂离子电池电解液时，在负极和正极表面有利于形成更稳定的钝化膜，使电池在室温和高温下具有良好的循环性能和容量恢复率，同时体现出较低的内阻。发明专利CN103825049B公开了一种锂离子电池耐高温电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂、耐高温添加剂、成膜添加剂、循环稳定添加剂，其中耐高温添加剂为四氟硼酸锂，二氟草酸硼酸锂、双丙二酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、丙二酸草酸硼酸锂中的至少一种，其质量占电解液总质量的0.1％-8％，该发明有效提高了锂离子电池的耐高温性能以及循环稳定性。然而，已报道的草酸磷酸锂或硼酸锂类化合物添加剂虽然有较好高温循环改善效果，但是通常成膜阻抗较高，导致低温性能较差。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种改善高低温循环性能的锂离子电池电解液及锂离子电池，能够兼顾高温和低温循环性能，同时成膜阻抗较低，倍率性能较好，对于解决本领域的难点问题具有重要意义。

本发明提出的一种改善高低温循环性能的锂离子电池电解液，包含含硫多官能团电解液添加剂，所述含硫多官能团电解液添加剂为二硫代草酸硼酸锂盐或者二硫代草酸磷酸锂盐，所述含硫多官能团电解液添加剂的结构式包含式(I)所述的结构：

优选地，所述式(I)中，X为B、BF₂、PF₄、POF₂、PF₂、PO₂或者P。

优选地，所述含硫多官能团电解液添加剂具有如下结构式：

或者

优选地，所述的含硫多官能团电解液添加剂的制备方法包括下述步骤：