[发明专利]一种含复合添加剂的电解液及其应用

说明书

本发明公开了一种含复合添加剂的电解液，包含电解质锂盐、有机溶剂和复合添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类溶剂，所述复合添加剂为具有强路易斯碱阴离子基团的盐和硝酸锂，并可以将上述电解液应用于锂离子电池或锂金属电池。本发明的电解液可在负极表面反应生成一层富含锂氮氧化物、氧化锂等无机快离子固态电解质保护膜，加快锂离子在固态电解质膜中的传输，增强固态电解质膜的强度，进而改善锂离子电池的常温和高温快充循环性能、常温和低温功率性能；并且复合添加剂与目前主流使用的氟代碳酸乙烯酯添加剂有很好的兼容性。

技术领域

本发明涉及二次电池技术领域，更具体的说是涉及一种含复合添加剂的电解液及其应用。

背景技术

目前锂离子电池广泛应用于可携带式的电子设备、电动汽车等多个领域。但是，各领域对动力电池的性能有了更高的要求，特别是电动车领域，对电池的高倍率性能以及高能量密度具有急切的需求。而当前市场常见锂离子电池负极材料采用的钛酸锂虽然能满足快充的需求，但是其高的嵌锂平台决定了其低的能量密度。为了满足日益增长的高能量密度化、高倍率化的需求，开发能兼顾高能量密度且快速充电的锂离子电池成为当务之急。

为了解决上述问题，正极使用具有高比容量的钴酸锂以及镍钴锰酸锂或者镍钴锰酸锂三元材料，负极使用石墨，同时选择与之相匹配的电解液。对于高倍率快充型电解液，通常选用低沸点、低粘度的有机溶剂，这样导致电池在高温下容易胀气，虽然可以通过加入成膜添加剂在正负极表面生成隔绝电解液与活性材料反应的保护膜以抑制溶剂分解从而解决电解液分解带来的胀气问题，但是该保护膜往往因为阻抗过大使锂离子电池循环性能以及倍率性能受到影响。

因此，开发出能兼顾快充性能，常温、低温高温循环性能的电解液是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于锂离子电池以及锂金属电池的含复合添加剂的电解液，该复合添加剂包含硝酸锂以及硝酸锂的助溶剂一具有强路易斯碱阴离子基团的盐，该电解液可以在负极表面生成一层致密的、高离子电导率、低阻抗的界面膜，进而满足电池的快充性能、常温、低温高温循环性能。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含复合添加剂的电解液，包含电解质锂盐、有机溶剂和复合添加剂，所述有机溶剂为碳酸酯类溶剂，所述复合添加剂为具有强路易斯碱阴离子基团的盐和硝酸锂。

优选的，在上述一种含复合添加剂的电解液中，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、双草酸硼酸锂、双三氟甲基磺酸亚胺锂、双氟磺酸亚胺锂中的一种或者多种的混合。

优选的，在上述一种含复合添加剂的电解液中，所述碳酸酯类溶剂为环状酯碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和线状酯碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一种或者多种的混合。

优选的，在上述一种含复合添加剂的电解液中，所述具有强路易斯碱阴离子基团的盐的通式为M-X，其中阴离子基团X具有强路易斯碱性。

优选的，在上述一种含复合添加剂的电解液中，所述阴离子基团X包括二氟磷酸根、三氟乙酸根、三氟甲基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根、四苯硼酸根、双三氟甲基磺酰亚胺根、双氟磺酰亚胺根、氯离子、四氟草酸磷酸、溴离子、乳酸根、乙酸根、2-三氟甲基-4，5-二氰基咪唑根。

上述添加剂盐在碳酸酯类溶剂中有很好的溶解度，可以促进硝酸锂的溶解。

优选的，在上述一种含复合添加剂的电解液中，所述具有强路易斯碱阴离子基团的盐为二氟磷酸锂、二氟磷酸钠、二氟磷酸氨、三氟甲基磺酸锂、三氟甲基乙酸锂、高氯酸锂、乳酸锂、四氟草酸磷酸锂、乙酸锂、四苯硼锂、、氯化锂、溴化锂、2-三氟甲基-4，5-二氰基咪唑锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基乙酸钠、三氟甲基乙酸钾、二氟甲基乙酸锂、四氟硼酸锂或二氟草酸硼酸锂中的一种或者几种。