[发明专利]锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于工作电压大、能量密度高、循环寿命长、对环境友好等特点而被广泛应用于3C数码产品、电动汽车、军事航天等领域。随着人们生活水平的提高，对锂离子电池的能量密度、工作环境提出了更高的要求。众所周知，燃油汽车的电动化是未来发展的必然趋势，当前锂离子动力电池受能量密度和成本的制约造成电动汽车的推广较为缓慢，因而开发高能量密度动力电池是解决上述问题的关键。其中，高镍体系、高电压镍基体系和硅碳体系动力电池是当前发展的热点。

研究发现，随着镍含量的升高，高镍三元材料晶体结构稳定性及热稳定性都大幅下降。由于三元材料内部在循环过程中的相变和Li含量的变化，会引起晶体的膨胀，在颗粒内部产生应力；更为严重的是由于在电极上大颗粒内部电流分布不均，造成不同局部的SOC状态存在着较大的差异，这将导致不同颗粒之间的应力状态不同，进而导致了颗粒之间的链接断裂和颗粒表面裂纹的产生。这些裂纹的存在会促使三元材料内部的过渡金属元素溶解，电解液被正极活性物质氧化，同时溶解出的金属离子一方面会在负极表面还原沉积，另一方面过渡金属离子会催化电解液的分解，从而导致三元材料在循环过程中容量衰减、内阻增加和电压衰降。

有鉴于此，确有必要开发一种能够与高镍材料体系相适配的电解液，以解决高镍材料体系电池目前普遍存在循环性能不佳、电池在储存和充放电过程中内阻变化大、高温储存易产气的问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够与高镍材料体系相适配的电解液，以解决高镍材料体系电池目前普遍存在循环性能不佳、电池在储存和充放电过程中内阻变化大、高温储存易产气的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C，所述添加剂A为含苯的碳酸酯、磷酸酯及其衍生物；所述添加剂B为二氟草酸硼酸锂(DFOB)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1，2-二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、硫酸亚乙酯(DTD)中的至少一种；所述添加剂C为双草酸硼酸锂(BOB)、二氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(TFSI)、双氟磺酰亚胺锂(FSI)、1，3-丙烷磺酸内酯、1，4-丁磺酸内酯、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、三(三甲基硅基)硼酸酯、三(三甲基硅基)磷酸酯中的至少一种。

优选地，所述添加剂A包括碳酸苯甲酯(MPC)、碳酸苯乙酯(EPC)、叔丁基苯基碳酸酯、碳酸二苯酯(DPC)、双(五氟苯基)碳酸酯(DPFPC)、亚磷酸三苯酯、磷酸三苯酯(TPP)中的至少一种。添加剂A主要作用是提高高镍材料电池循环性能、抑制电池在高温储存和循环过程中内阻增加；同时提高电池在充放电过程中的充放电效率和减小自放电；此外，所选添加剂具有价格便宜容易获得的特点，降低了电解液的生产成本，具有较好的商业价值和应用前景。

优选地，所述添加剂A的加入量占电解液总质量的0.1～3％，所述添加剂B的加入量占电解液总质量的0.1～20％，所述添加剂C的加入量占电解液总质量的0.1～5％。其中，添加剂A的加入量较为重要，若加入量过多，空间位阻大，增加电池的阻抗、降低倍率放电性能；若加入量过少，起不到保护正极的效果。

优选地，所述添加剂还包括添加剂D，所述添加剂D为碳酸亚乙烯酯(VC)、亚硫酸丙烯酯(PS)、亚硫酸丁烯酯(BS)中的至少一种，所述添加剂D的加入量占电解液总质量的0.1～2％；添加剂D能够进一步提高电池的循环性能和高温储存性能。

优选地，所述非水性有机溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲丙酯(MPC)中的两种以上按任意比例混合的混合物；所述非水性有机溶剂占电解液总质量的65％～85％。

优选地，所述锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种；所述锂盐占电解液总质量的10％～20％。

本发明的另一目的在于，提供一种锂离子电池，包括由正极片、隔离膜和负极片依次层叠后沿同一方向卷绕而成的卷芯、以及电解液，所述电解液为上述任一段所述的锂离子电池电解液。