[发明专利]一种锂离子电池电解液

说明书

本发明公开了一种锂离子电池电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂和功能添加剂；功能添加剂包括六氟磷酸银、烯丙氧基三甲硅烷、1,4,8,11‑四氮杂环十四烷、甲基苯磺酰异氰酸酯和环状磷腈类添加剂。本发明的一种锂离子电池电解液，其具有良好的电极容量、倍率充放电性能、正负极匹配性能、循环性能；而且降低了电池内部的短路风险，电池的高温性能和安全性能得到显著提高。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，更具体的说是涉及一种锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子电池电解液是连接正、负电极的桥梁，在电池内部起着传输离子的作用，主要由锂盐、有机溶剂及添加剂组成。电解液的选择与电池的电压、容量、能量和功率等密切相关。锂离子电池电解液被称为电池的“血液”，电解液添加剂的使用相当于执行“血液注射”，使用较少的剂量就可以针对性地改变电池的某些性能，其中包括电极容量、倍率充放电性能、正负极匹配性能、循环性能和安全性能等。

锂离子电池的电解质大多为有机液体电解质，由有机溶剂和导电锂盐组成。常用的有机溶剂为烷基碳酸酯类化合物，但其闪点都很低，致使锂离子电池的电解质溶液(电解液)极易燃烧。当电池发生短路、过充等安全问题时，电池异常发热，气化或分解产生大量气体导致电池破裂起火。近些年，各国都发生了多起电池安全事故，这主要是由于电池在滥用(热冲击、过充、外部短路等)状态下引起热失控而导致的安全性问题，特别是在电动车等大容量电能应用方面，安全问题尤其重要。另外，也有不少文献报道阻燃添加剂可以显著改善电解液的安全问题。但随之产生的问题是电解液常规性能如循环低温性能受到严重的影响，以至于不能满足实际的使用需求。因此，亟需提供一种既能提高电池的安全性，又能赋予电解液多种性能的锂离子电池电解液。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种锂离子电池电解液，既能提高电池的安全性，又能赋予电解液包括提高电极容量、倍率充放电性能、正负极匹配性能、循环性能在内的多种性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂和功能添加剂；所述功能添加剂包括六氟磷酸银、烯丙氧基三甲硅烷、1,4,8,11-四氮杂环十四烷、甲基苯磺酰异氰酸酯和环状磷腈类添加剂。

采用上述技术方案的有益效果为：1,4,8,11-四氮杂环十四烷能与电解液中正极材料溶出的导电剂SP中的金属离子形成配位化合物，该配位化合物提高了金属离子沉积的热力学反应性能，从而使沉积反应需要更低的电位值；形成的配位化合物分子为大环类结构，具有一定的位阻效应，也能降低沉积反应动力学；在电解液中添加1,4,8,11-四氮杂环十四烷的锂离子电池中，由1,4,8,11-四氮杂环十四烷形成的配位化合物抑制了金属离子的沉积，显著提高了电池的高温性能和安全性能，降低了内部的短路风险。

环状磷腈阻燃添加剂具有良好的阻燃性能，该添加剂作为功能添加剂可以促使电解液体系在正负极表面形成稳定的界面膜，提高电解液阻燃性能的同时兼顾保证电解液具有量好的循环性能，并且可以改善由于阻燃剂的加入导致低温析锂的问题，有效提高电池综合性能。

进一步，所述电解质锂盐的浓度为0.8-3.5mol/L，所述六氟磷酸银的浓度为0.2-2mol/L，所述烯丙氧基三甲硅烷的浓度为0.2-2mol/L，所述1,4,8,11-四氮杂环十四烷的浓度为0.02-0.2mol/L，所述甲基苯磺酰异氰酸酯的用量占有机溶剂总质量的0.2-2％，所述环状磷腈类添加剂的用量占有机溶剂总质量的0.2-5％。

优选地，所述电解质锂盐的浓度为0.8-2.5mol/L，所述六氟磷酸银的浓度为1.1-1.5mol/L，所述烯丙氧基三甲硅烷的浓度为1.1-1.5mol/L，所述1,4,8,11-四氮杂环十四烷的浓度为0.11-0.15mol/L，所述甲基苯磺酰异氰酸酯的用量占有机溶剂总质量的0.4％，所述环状磷腈类添加剂的用量占有机溶剂总质量的0.4％。