[发明专利]一种低温型锂离子电解液及由其制备的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种低温型锂离子电解液及由其制备的锂离子电池，所述低温型锂离子电解液包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂；其中，所述电解质盐是包含LiPF₆和其他锂盐的复合锂盐，在电解液中锂盐的浓度按锂离子计为0.8～1.5mol/L；所述非水有机溶剂包括碳酸酯溶剂、氟醚溶剂和氟代羧酸酯溶剂；所述添加剂为成膜添加剂，添加剂在低温型锂离子电解液中的质量百分比为0.5％～10％。本发明采用如上所述的低温型锂离子电解液，可显著提高锂离子电池低温下的充放电容量保持率，以及充放电电压平台，大大的拓宽了锂离子电池在低温下的应用。

技术领域

本发明属于锂离子电池制造技术领域，更具体而言，涉及一种低温型锂离子电解液及由其制备的锂离子电池。

背景技术

自上个世纪九十年代锂离子问世以来，不断受到人们的广泛关注，近几年锂离子电池更是飞速发展，其作为新一代绿色环保电池，具有电压高、比能量大、充放电寿命长、无记忆效应、安全环保等特点，成为便携式电源和动力电池的首选。

随着锂离子电池应用的不断扩大，对于电池性能的要求也提出了更高的要求，尤其是一些特殊应用，如航空、航天和军事领域，对锂离子电池在低温环境下的倍率性能具有较高的要求，因此如何提高锂离子电池的低温性能也是该领域的重要研究方向。

目前，锂离子电池在低温条件下容量保持率较低，一方面缘由低温下电解液电导率的急速骤降，锂离子在液相中迁移速率减慢；另一方面电解液与正极、负极界面阻抗增加，同时电荷传递电阻也增大，致使锂离子在SEI膜传输下降。由此可见，引起锂离子电池低温性能差的原因都与电解液密不可分，这也意味着通过提高电解液电导率，改善电解液与电极间SEI膜组分，降低界面阻抗，从而可以改善锂离子电池低温性能。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种在低温下具有良好电化学性能的低温型锂离子电解液；本发明要解决的第二个技术问题是：提供一种包含本发明所述低温型锂离子电解液的锂离子电池。

为解决上述第一个技术问题，本发明所采用的技术方案是：该电解液包括电解质盐、非水有机溶剂和添加剂。电解质盐是包含LiPF₆和其他锂盐的复合锂盐，在电解液中锂盐的浓度按锂离子计为0.8～1.5mol/L；非水有机溶剂包括碳酸酯溶剂、氟醚溶剂和氟代羧酸酯溶剂；添加剂为成膜添加剂，添加剂在低温型锂离子电解液中的质量百分比为0.5％～10％。

在本发明中所述复合锂盐可选择LiBF₄、LiCF₃SO₃、Li(CF₃SO₃)₂N、LiPO₂F₂、LiBOB或LiDOFB中的一种或多种，在电解液中锂盐的浓度按锂离子计为0.8～1.5mol/L，优选为0.9～1.3mol/L。本发明中所述电解质盐中LiPF₆和其他锂盐摩尔比为(1～20)：1。

在本发明中所述碳酸酯溶剂为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯的混合物，所述环状碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一种或多种的组合；所述链状碳酸酯选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯中的一种或多种的组合。

在本发明中所述氟醚结构式为Rf1-O-Rf2，其中：Rf1是碳原子数为2～5的含氟烷基，Rf2是碳原子数为1～4的含氟烷基，氟醚溶剂为该结构式中所示的一种或几种的混合物。本发明中所述氟醚溶剂在低温型锂离子电解液中的质量百分比为5％～20％，优选为8％～15％。

在本发明中所述氟代羧酸酯为氟代甲酸甲酯、氟代甲酸乙酯、氟代乙酸甲酯、氟代乙酸乙酯、氟代乙酸丙酯、氟代丙酸甲酯、氟代丙酸乙酯、氟代丁酸甲酯或氟代丁酸乙酯的一种或几种组合。本发明中所述氟代羧酸酯溶剂在低温型锂离子电解液中的质量百分比为5％～20％，优选为8％～15％。