[发明专利]一种锂离子电池电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子电池具有电压平台高、无记忆性能等优点，目前在便携式电子设备如移动电话、手提电脑和大中型电动设备如电动工具、电动自行车等领域得到了广泛应用。但锂离子电池的应用范围也受到了一些条件的限制，例如应用的环境温度即是其中的一个重要因素。目前国内大多数锂离子电池生产厂商生产的锂离子电池采用最多的电解液体系是LiPF₆/EC+DMC+EMC，其中溶剂EC、DMC、EMC的质量比为：EC∶DMC∶EMC为1∶1∶1。该电解液体系虽具有较好的安全性能和活性物质容量发挥，但低温、高温循环性能不够理想，因此使制得的锂离子电池的低、高温循环性能差，已经不能满足市场对动力锂离子电池的需要，有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种锂离子电池电解液，由六氟磷酸锂LiPF₆、混合溶剂和添加剂组成，所述六氟磷酸锂LiPF₆的浓度为0.9～1.1mol/L，所述混合溶剂由任意选自碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC、碳酸乙烯酯EC和碳酸丙烯酯PC中的3～4种溶剂组成，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯VC、γ-丁内酯GBL和六甲基二硅胺烷HMDS的混合物，碳酸亚乙烯酯VC的浓度为1～10wt％，γ-丁内酯GBL的浓度为1～10wt％，六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为1～5wt％。

优选的，所述混合溶剂为碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的混合物。

进一步优选的，所述混合溶剂中碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙烯酯EMC、碳酸二甲酯DMC和碳酸乙烯酯EC的体积比为：碳酸二乙酯DEC∶碳酸甲乙烯酯EMC∶碳酸二甲酯DMC∶碳酸乙烯酯EC＝1∶2∶1∶1或碳酸二乙酯DEC∶碳酸甲乙烯酯EMC∶碳酸二甲酯DMC∶碳酸乙烯酯EC＝1∶3∶1∶1。

优选的，所述碳酸亚乙烯酯VC的浓度为2～5wt％。

所述γ-丁内酯GBL的浓度为5～10wt％。

所述六甲基二硅胺烷HMDS的浓度为2～5wt％。

本发明提供的锂离子电池电解液中组分VC中含有不饱和双键亚乙烯基，亚乙烯基在高于EC、DEC、DMC、EMC分解电位下获得电子，成为烯基自由基，烯基自由基可以与其他添加剂分子在炭负极表面发生自由基聚合反应，生成聚烷氧基碳酸锂化合物，这种高分子网络界面膜有一定的韧性，在电极表面稳定性好，可显著改善锂离子电池的循环性能。GBL具有液态温度范围宽(熔点-45℃，沸点204℃)、合适的粘度(1.75mpa/s，25℃)、较高的介电常数(25℃，ε_r＝39.1)和对锂盐的高溶解能力等优点，从而在不影响其他性能的基础上可以较好的改善锂离子电池的高、低温性能；HMDS含有活泼H，可以与电解液中的水反应生成NH₃，生成的NH₃与电解液中的HF发生中和反应，从而减少电解液中水和酸的含量，一方面可以提高电解液自身的稳定性，另一方面，减少了高温下HF对正极材料锰酸锂的溶解，提高了电池在高温条件下的放电性能。通过在电解液中加入由VC、GBL和HMDS组成的混合添加剂，能有效促进SEI膜的产生，改善锂离子电池的循环性能，同时改善锂离子电池在高温、低温条件下的放电性能。

采用本发明提供的锂离子电池电解液制备的锂离子电池的性能测试结果如下。高温55℃、1C放电放出额定容量的98％，70℃、1C放电放出额定容量的80％；低温-10℃、1C放电放出额定容量的95％，-20℃、0.2C放电放出额定容量的90％，-20℃、1C放电放出额定容量的85％，-40℃、0.2C放电放出额定容量的50％。常温1C/1C循环300周后，容量保持率大于90％；高温55℃、1C/1C循环100周后，容量保持率大于80％。以上性能测试结果说明采用本发明提供的锂离子电池电解液制得的锂离子电池的低、高温循环性能好，性能显著提高。本发明提供的锂离子电池电解液能同时满足锂离子电池在-40～70℃的高、低温环境中使用的要求，并且该电解液不会影响电池的使用寿命。

具体实施方式

下面通过以下具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1