[发明专利]用于超低温充放电的锂离子电池电解液的磷酸铁锂电池

说明书

本发明涉及用于超低温充放电的锂离子电池电解液的磷酸铁锂电池，所述锂离子电池的电解液包括锂盐、多元有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括低熔点添加剂、成膜添加剂、高温添加剂，多元有机溶剂含有碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、丙烯碳酸酯、碳酸丁烯酯中的至少三种，所述低熔点添加剂含有4‑甲基‑1,3‑二氧环戊烷、乙酸甲酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯、乙酸丁酯中的至少一种，所述高温添加剂由甲酯、碳酸二丙酯、1,3‑丙烷磺酸内酯中的至少一种，采用该电解液的磷酸铁锂电池能在超低温下放电和充电，同时兼顾高温环境下充放电，且性能平稳，循环寿命长。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池的电解液及其磷酸铁锂电池，尤其涉及一种能超低温充放电，同时兼顾高温性能的锂离子电池的电解液的磷酸铁锂电池。

背景技术

目前，商业化的磷酸铁锂电池的正极使用磷酸铁锂材料，负极使用碳材料，如石墨、中间相碳微球(MCMB)等，电解液一般使用溶有锂盐的非水性有机溶剂。电解液作为电池的重要组成部分，在正负极间起着传输锂离子和传导电流的作用。广泛应用于锂离子电池电解液中的有机溶剂有以下几种：碳酸二乙酯（DEC）、碳酸二甲酯（DMC）、碳酸甲乙酯（EMC）、碳酸乙烯酯（EC）、碳酸亚乙烯酯（VC）、丙烯碳酸酯（PC）、碳酸丁烯酯（BC）。

目前常用的磷酸铁锂电池存在超低温环境下放电容量很低、无法充电，及超高温条件下容量衰减快的问题，影响其在一些特殊领域（如太空、军事、智能电网、动力汽车）正常使用，阻碍磷酸铁锂电池的快速发展，迫切需要解决-40℃以下、同时兼顾60℃以上的环境下的充放电问题。

当然，目前也有一些能够在低温环境下放电的锂离子电池，如公开日为2007年08月15日，公开号为CN101017918的中国专利中，公开了一种能超低温放电的锂离子电池的电解液及其锂离子电池，该锂离子电池中的电解液采用六氟磷酸锂、四氟硼酸锂和溶剂混合而成，溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和二甲氧基乙烷，六氟磷酸锂、四氟硼酸锂的重量比在1:5～1:10之间，六氟磷酸锂、四氟硼酸锂混合后所形成的复合盐的浓度为0.7～1.2mol/L，碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯之间成比例，二甲氧基乙烷占六氟磷酸 锂、四氟硼酸锂、碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯混合物总重量的0.5～10%，由于该锂离子电池中的电解液使用六氟磷酸锂和四氟硼酸锂，且溶剂只公开有碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和二甲氧基乙烷，使得锂离子电池中电解液的组分不是非常合理，在一定程度上影响锂离子电池的性能，尤其锂离子电池在超低温下进行放电的性能，再如公开日为2011年11月02日，公开号为CN102231442的中国专利中，公开了一种用于超低温放电的锂离子电池电解液及锂离子电池，该锂离子电池电解液由六氟磷酸锂、三乙氧基硼、低熔点添加剂和四元溶剂组成，低熔点添加剂为硝基乙烷和/或硝基丙烷，四元溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和二甲氧基乙烷组成，二甲氧基乙烷占四元溶剂总重量的0.8%～10%；六氟磷酸锂浓度为0.8～1.3mol/L，三乙氧基硼质量百分比为0.2～8wt%，低熔点添加剂质量百分比为2～20wt%，四元溶剂质量百分比为70～90wt%，由于该锂离子电池电解液只添加了低熔点的添加剂，在低温的充电性能和高温放电性能方面仍存在一定的缺陷。

综上所述，目前还没有一种能够超低温放电、低温充电，同时兼顾高温充放电，且性能平稳、循环性能优越的磷酸铁锂电池，从而限制了磷酸铁锂电池的使用领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供用于超低温充放电的锂离子电池电解液的磷酸铁锂电池，采用该电解液的磷酸铁锂电池能在超低温下放电和充电，同时兼顾高温环境下充放电，且性能平稳，循环寿命长。