[发明专利]一种锂离子宽温度电解液

说明书

本发明提供了一种锂离子宽温度电解液，其包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其中所述有机溶剂为环状碳酸酯类溶剂和二腈类溶剂的混合溶剂。该电解液具有较低的凝固点、高的闪点与沸点，在低温有着较高的离子电导率，在高温性质稳定，适用于‑30～150℃的宽温度区间；在保持常温良好性能循环的前提下，在高温能稳定不同正极的电池循环，和多种材料有着良好的相容性，有效提升了安全性能，有效地拓宽了锂离子电池的应用范围。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂离子宽温度电解液。

背景技术

世界能源需求不断增长，地球上化石能源的消耗速率不断加快，带来日益突出的环境问题。因此，锂离子电池这种高效、清洁、可再生的新能源已经牢固地占据了新能源领域的一席之地。锂离子电池的使用领域受工作范围的限制较为明显。通常，消费级电子设备的工作温度在-20-60℃，与常规的锂离子电池的极限工作温度相一致；然而，电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)等需要适应地球上各个地域和季节温度差异，需要长期在-30～70℃的温度范围内工作；特种产品和宇航需要更强的适应性，需要更加大范围的温度区间内工作，普通的锂离子电池难以胜任。因此，拓宽锂离子电池的温度使用范围成为必须研究的问题。

电解液是锂离子电池的“血液”，是重要组成部分，一方面在正负极之间传递锂离子，起着桥梁的作用；另一方面可以与正负极反应，形成SEI膜，来稳定电池的容量。因此，电解液的选择对于锂离子电池各方面性能的发挥显得尤为重要。理想的宽温度电解液应该在较宽的温度范围内，具有较高的电导率、较低的粘度以及较高的闪点、沸点，以保证高温的安全性能。

目前主流的商业化锂离子电解液为LiPF₆混合碳酸酯类电解液。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。目前商用的电解液完全能应对锂离子电池的正常使用，但是在高温容量衰减迅速，存在安全隐患，且不能在极高温工作；低温时电导率低。因此开发适用于锂离子电池的宽温度电解液十分重要。

专利CN109167097A公开了一种适用于-40～60℃宽温度范围使用的电解液，采用通过加入醚类溶剂组成的类离子液体，辅助有机溶剂以及低温添加剂构成，能够提升低温下的电导率，抑制高温下电解液在极片表面的副反应生成，改善循环性能。专利CN110534806A公开了一种宽温度电解液，适用于-40℃～60℃宽温度范围，通过添加环状碳酸酯，链状碳酸酯，羧酸酯类作为共溶剂，添加剂为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、硫酸乙烯酯(DTD)等一种或两种及其以上，改善了高压锂离子电池在高低温环境中的循环性能。专利CN111384446A公开了一种水系锂离子电池宽温电解液，采用按比例混合的水与醇类，溶质由碱金属盐、碱土金属盐、主族金属盐、过渡金属盐、铵盐中的一种或多种构成，可以做到-80℃～100℃充放电。上述电解液的适用范围仍较窄，由此限制了其在高低温下的使用。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种锂离子宽温度电解液，该电解液适用于-30～150℃的宽温度区间。

有鉴于此，本申请提供了一种锂离子宽温度电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述有机溶剂为环状碳酸酯类溶剂和二腈类溶剂的混合溶剂。

优选的，所述环状碳酸酯类溶剂和所述二腈类溶剂的体积比为1:1～9:1。

优选的，所述环状碳酸酯类溶剂和所述二腈类溶剂的体积比为(3～8)：1。