[发明专利]一种锂离子电池用电解液

说明书

本发明公开了一种锂离子电池用电解液，所述锂离子电池用电解液包括溶剂、锂盐和添加剂，其中，以溶剂和添加剂的质量之和为100％计，所述溶剂的质量分数为97.5～99.5％，其余为添加剂；所述锂盐浓度为1.0～1.15mol/L；所述添加剂为三氟甲磺酸‑3‑甲基‑1,1’‑硫酰二咪唑离子液体。与现有技术相比，本发明通过向常规电解液中添加三氟甲磺酸‑3‑甲基‑1,1’‑硫酰二咪唑离子液体，解决三元/石墨锂离子电池难以兼顾高温循环和高压循环的问题，使LiNi_xCo_yMn_zO₂/石墨锂离子电池的高温循环和高压循环得到提高，同时电池的初始电性能、倍率性能也较好。

技术领域

本发明属于新材料和电化学技术领域，具体涉及一种锂离子电池用电解液。

技术背景

锂离子电池由于其能量密度高，循环性能好，绿色环保无污染等优点得到了广泛的应用，并且成为电动汽车和混合电动车的首选动力电池。随着电动汽车和混合电动车的逐步发展，对锂离子电池的性能提出了更高的要求，需要其具有能量密度高，安全性好，低温性能好等优点。

目前传统的锂离子电池，例如锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元电池都因为各自的缺陷而很难满足电动汽车和混合电动车对锂离子电池的要求。对于三元材料锂电池，虽然其能量密度较高，但循环稳定性和安全性较差，因此很有必要开发新的能量密度高、循环性能好、安全性能好的锂离子电池，其中开发适用于三元材料锂电池相匹配的电解液显得尤为重要。

近年来的研究发现，锂离子电池的正极活性材料与电解液之间的界面处会发生反应，这对锂离子电池的正极活性材料的电化学性能、热稳定性以及锂离子电池的安全性能等将产生重要的影响。国内外很多相关研究通常选择优良的成膜添加剂并联合使用如硫酸亚乙酯、丙磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯等加入锂离子电池的电解液。但是含有上述添加剂的电解液一旦用于高电压(＞4.5V)体系，就会表现出较差的循环性能和存储性能，特别是高温循环性能无法满足要求。如中国专利CN1612403A公开了一种将氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯和环状硫酸酯的组合用于锂离子电池的电解液的方法，锂离子电池在电压为4.2V以下时的循环性能和存储性能良好，但也不能用于高电压体系；专利CN105428712A中公开了以三氟甲磺酸锂和氟代碳酸亚乙酯作为锂电池电解液添加剂，应用于负极活性物质为基于Si的物质的锂电池，循环寿命良好。然而，硅负极成本比石墨负极高得多，而该电解液添加剂对于负极活性物质为石墨的锂电池，循环寿命表现较差，对于锂电池并不经济适用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中锂离子电池高温、高压循环性能差的缺点和不足，一方面提供一种锂离子电池用电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，其中，以溶剂和添加剂的质量之和为100％计，所述溶剂的质量分数为97.5～99.5％，其余为添加剂；所述锂盐浓度为1.0～1.15mol/L；所述添加剂为三氟甲磺酸-3-甲基-1,1’-硫酰二咪唑离子液体。

在一些实施方式中，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或两种组合。

在一些实施方式中，所述溶剂包括主溶剂和辅助溶剂，主溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)中的至少两种；辅助溶剂为氟代碳酸乙烯酯。

在一些实施方式中，所述溶剂组成为碳酸乙烯酯(EC)20％～50％、碳酸丙烯酯(PC)20％～40％、碳酸二甲酯(DMC)20～40％、氟代碳酸乙烯酯(FEC)7.5％～9.5％，以上各组分的含量是相对于溶剂和添加剂的质量之和的百分数。

本发明的另一方面提供一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和电解液，其中所述电解液为上述锂离子电池用电解液。