[发明专利]一种低温锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种可在超低温下进行放电的锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，及其电解液，所述电解液包括按质量百分数计，5％～10％的锂盐、85％～94％的溶剂和1～10％的添加剂，所述添加剂为三臂碳酸聚乙烯酯。本发明在电解液中加入了由VC、PS和VEC溶剂进行环加成反应而得到的三臂碳酸聚乙烯酯添加剂，由于该添加剂具有VC环基团，因而可以在石墨负极的表面形成聚合烷基碳酸锂膜，有效避免电解液与负极发生副反应；同时VEC双键的加成反应，有效的抑制了PC在石墨负极上的分解与共嵌，因而能够在提高电池循环性能的同时，有效提高电池的耐高低温性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种可在超低温下进行放电的聚合物锂离子电池。

背景技术

自锂离子电池商品化以来，由于其具有高工作电压、高比能量、长循环寿命、良好安全性能等优点，成为移动电话、手提电脑、电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)、插电式混合动力汽车(PHEV)、各种手持便捷设备等移动电子器件的主要能源。尤其是在航天航空、极地科学考察、军事移动通信工具和设备等领域，其需求量越来越大，并且对锂离子电池的性能也提出了更高的要求。需要电池能够承受极低温度、具有较高的安全可靠性、较高的能量密度。

目前也有一些可以在低温下放电的锂离子电池，如公开日2006年10月25号，公开号为CN 1851969A的中国专利中，公开了一种生产超低温锂离子电池的方法：按正常工艺卷绕或者叠片的电池芯，入壳后注入含PC溶剂的电解液，封口后得到锂离子电池，按照特定的化成工艺得到超低温锂离子电池；生产过程中涉及的化成工艺为：先采用较大电流对电池在3.0V-4.2V范围内恒电流化成1-500次循环，后改用较小电流在3.0V-4.2V范围内恒电流化成1-50次循环，其中较大电流的充放电倍率范围为0.2C-200C，优选0.5C-20C，较小电流为0.001C-10C，优选0.02C-1C。该发明在化成工艺上先采用较大电流化成虽然能有效的避免PC溶剂的分解及共插入导致石墨结构的剥离及极限-60℃温度下的放电要求，但是对于容量较大的电池型号，不仅化成时需要较大量程的充放电设备，而且化成过程中产生较大的热量会导致SEI膜的分解，容量较低，达不到高能量密度电池的要求。又如公开日2011.11.02,公开号为CN102231442A的中国专利中，公开一种用于超低温放电的锂离子电池电解液及锂离子电池的制备方法：采用六氟磷酸锂、三乙氧基硼、低熔点添加剂和四元溶剂组成的电解液，低温-40℃下放电容量比例小于60％，室温下1.0C/1.0C循环性能只能满足300周的，容量保持比例为80％，满足不了-40℃下更多放电容量及更高的循环要求。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种在-40℃低温下放电性能好，循环寿命长，高温存储性能良好，产品性能稳定，体积能量密度高，安全性好的低温锂离子电池。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低温锂离子电池，包括正极片、负极片、间隔于正极片和负极片之间的隔离膜，及其电解液，所述电解液包括按质量百分数计，5％～10％的锂盐、85％～94％的溶剂和1～10％的添加剂，所述添加剂具有以下结构式：

作为本发明低温锂离子电池的一种改进，所述添加剂的制备方法为：在加热和催化剂的共同作用下，使VC、PS和VEC溶剂进行环加成反应，加热温度为50℃～80℃，反应时间为1～3h；待反应结束后，过滤去除催化剂，并对残余的物料进行提纯，即得到所述的添加剂。

作为本发明低温锂离子电池的一种改进，所述催化剂为碱金属碳酸氢盐、碱土金属氢氧化物或者碱金属。