[发明专利]一种低温快充型锂离子电池电解液及其制备方法

说明书

本发明属于电池电解液的技术领域，具体涉及一种低温快充型锂离子电池电解液及其制备方法。所述电池电解液为采用包括锂盐、乙腈以及多氟醚制得的局部高浓度乙腈电解液，锂盐和乙腈首先制得锂盐‑乙腈高浓度溶液，所述锂盐‑乙腈高浓度溶液的浓度为2~15 mol/L，之后锂盐‑乙腈高浓度溶液中添加多氟醚制得的局部高浓度乙腈电解液；所述锂盐‑乙腈高浓度溶液与多氟醚的使用体积比为1:（0.5~5）。通过采用乙腈作为电解液的溶剂分子，添加非溶剂化作用的多氟醚稀释剂，得到一种耐高压、高离子电导率、高安全、宽液程的局部高浓度乙腈电解液，针对性地解决目前商用电解液低温容量低、倍率性能差、耐高压性能差等瓶颈问题。

技术领域

本发明属于电池电解液的技术领域，具体涉及一种低温快充型锂离子电池电解液及其制备方法。

背景技术

锂离子电池在我们的社会中有着非常广泛的应用，在国家战略方向的指引和相关政策的扶持下，我国新能源汽车及相关产业得到了长足发展，但续航里程短、充电慢、低温性能差、严重依赖补贴等问题突显，核心技术还需进一步突破，特别是发展具有高安全、长续航、可快充、低成本的新一代电池材料与技术，这是促进节能与新能源汽车发展的关键所在。

与锂离子电池正负极材料的研究相比，电解液的研究相对滞后，但电解液对电池的耐高压、循环稳定、快充及安全性能等影响巨大。目前，商业化的锂离子电池所采用仍然是1M的六氟磷酸锂（LiPF₆）溶解于介电常数大的环状碳酸乙烯酯（EC）和链状碳酸酯如碳酸二甲酯（DMC）或碳酸甲乙酯（EMC）或碳酸二乙酯（DEC）的混合溶剂中所组成的电解液。但是该溶剂体系存在耐高压性（ 4.4V）、耐高温性（55℃）、低温性差（＞−10℃）、闪点低（~25℃）和易燃烧等问题，已经无法满足锂离子电池高能量密度、高安全性及快充的发展需求。

乙腈具有高的离子导电率和氧化稳定性，是作为耐高压快充电池电解液的最佳选择。在通常浓度（1 M）下，乙腈电解液的离子电导率高达50 mS cm^-1，是普通商用电解液的5倍之多，但由于其还原稳定性十分差，容易与锂金属等发生氧化还原反应，使得乙腈无法应用于电解液研究中。

有研究指出，若将乙腈配制成高浓度的电解液，由于浓度的增加，溶液中的阴阳离子间相互作用增强，形成特殊的溶剂化结构，大大地提高了乙腈的还原稳定性，克服了乙腈还原稳定性差等致命缺点，推动了乙腈在电解液方面的应用。即使乙腈溶液的浓度增大、粘度增大，其离子电导率依旧远高于商用电解液的，因此采用其为电解液的电池在高充放电速率下性能远高于采用商用电解液为电解液的电池，使电池体现出极好的快充性能。但是目前高浓度电解液仍有以下几个问题急需解决：①高浓度电解液在低温环境下存在溶质析出情况，导致电池性能下降，引起安全问题；②高浓度电解液粘度较大，与隔膜浸润性差；③配制高浓度电解液需要大量的锂盐，不利于该电解液体系推广应用。

对此，有研究通过添加非溶剂化作用的稀释剂从而形成局部高浓度电解液来解决上述问题。添加稀释剂后，溶液的粘度降低，离子电导率增大，并能保留高浓度电解液的溶剂化结构以及高浓度溶液带来的特殊性能，采用局部高浓度电解液的电池倍率性能得到显著提高。但该电解液体系为醚类电解液（DME），其氧化稳定性差，无法用于高压电池方面，同时醚类电解液在低温环境下离子电导率低，容易造成锂的沉积，使得锂离子电池在低温环境下充放电性能骤降。

针对上述问题进行了一系列探究工作，本发明欲提供一种适用于低温环境且具有耐高压能力、高安全的局部高浓度电解液体系。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种低温快充型锂离子电池电解液及其制备方法，所述电解液为局部高浓度乙腈电解液，获得一种适用于低温环境且具有耐高压能力、高安全的局部高浓度电解液体系。

本发明的技术内容如下：

本发明提供了一种低温快充型锂离子电池电解液，所述电池电解液为采用包括锂盐、乙腈以及多氟醚制得的局部高浓度乙腈电解液；