[发明专利]一种锂离子电池的电解液以及含有该电解液的电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的电解液，还涉及一种含有该电解液的电池。

背景技术

随着锂离子电池需求量的不断加大，对它的技术要求也日益提高，以便制得能量密度更高、各种电化学性能更优异的电池产品，更好地满足市场的需求。其中，提高锂离子电池低温性能、倍率性能以及循环性能等电化学性能是现在及以后电池技术改进的发展趋势。

锂离子电池的基本组成包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，正极中以锂金属复合氧化物作为正极活性物质，负极中以石墨、碳材料等作为负极活性物质，隔膜用于分隔正、负极。其中，电解液是电池的一个重要组成部分，对电池的性能有很大影响。

通过向电解液中添加添加剂来改善锂离子电池的性能是近年研究的重点。在首次充电过程中活性物质与电解液反应形成的SEI膜可以在不影响锂离子传导的情况下防止溶剂的共嵌入，以改善电池在循环过程中的稳定性，目前的很多添加剂都可以优化SEI膜，例如碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸乙烯酯(ES)。为适应锂离子电池在更多的区域和更广泛的领域中使用，如在寒冷的北方和炎热的赤道地区以及一些受温度限制的特殊条件下，需要采用添加剂来改善电池的高温性能和低温性能，例如芳香族化合物能有效提高电池的低温性能，而双草酸硼酸锂(LiBOB)能有效提高电池的高温性能。

虽然单独添加上述添加剂可在一定程度上改善电池的相关性能，但效果却不是很明显，甚至还对电池其它方面的性能带来负面影响，往往提高了电池的某一性能而不能兼顾其它的性能。例如，双草酸硼酸锂(LiBOB)能有效提高电池的高温性能，但它在碳酸酯类有机溶剂中的溶解性以及电导率都较低，因此会影响电池的大电流放电特性。此外，由于添加剂的价格通常都很贵，有的添加剂单独添加时需要量很大，因此造成成本的增加。

另外，在目前锂离子电池的电解液中使用的有机溶剂通常为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)的混合溶剂，而其中以EC/DMC/EMC组合的混合溶剂低温性能相对较好，但将上述添加剂添加到此种组合的混合溶剂中后，锂离子电池的综合性能即低温性能、倍率性能和循环性能仍然较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中的电解液使锂离子电池的综合性能即低温性能、倍率性能和循环性能较低的缺陷，提供一种使锂离子电池的综合性能即低温性能、倍率性能和循环性能较高的锂离子电池的电解液。并提供含有该电解液的锂离子电池。

本发明提供了一种锂离子电池的电解液，该电解液含有作为电解质的锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，所述有机溶剂为含有碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲丙酯的混合溶剂；所述添加剂为γ-丁内酯和三氟甲基磺酰亚胺锂的混合物。

本发明还提供了一种锂离子电池，该电池包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，其中，所述电解液为本发明提供的电解液。

根据本发明提供的电解液，通过将通常所使用的有机混合溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)中的EMC替换为碳酸甲丙酯(MPC)，并将该替换后的有机混合溶剂与添加剂γ-丁内酯和三氟甲基磺酰亚胺锂组合使用，可以弥补使用单一的添加剂所带来的不足或负面影响，并可以有效地提高锂离子电池的综合性能，即低温性能、倍率性能和循环性能。

具体实施方式

本发明提供的锂离子电池的电解液含有作为电解质的锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，所述有机溶剂为含有碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲丙酯的混合溶剂；所述添加剂为γ-丁内酯和三氟甲基磺酰亚胺锂的混合物。

根据本发明提供的电解液，在优选情况下，基于电解液的总量，所述碳酸乙烯酯的含量为5-70重量％、优选为15-50重量％，所述碳酸二甲酯的含量为10-80重量％、优选为15-60重量％，所述碳酸甲丙酯的含量为5-60重量％、优选为10-50重量％，所述γ-丁内酯的含量为0.2-10重量％、优选为0.5-5重量％，所述三氟甲基磺酰亚胺锂的含量为0.1-5重量％、优选为0.2-3重量％。