[发明专利]锂离子电池电解液和含有其的磷酸铁锂电池及制备方法

说明书

本发明提供了一种锂离子电池电解液和含其的磷酸铁锂电池及制备方法。所述电解液包括有机溶剂、添加剂和锂盐，所述有机溶剂包括丙酸乙酯，按质量分数计所述丙酸乙酯占所述电解液的质量分数为20～40％；所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、羧酸乙烯酯和三(三甲基甲硅烷基)磷酸酯。本发明电解液中添加10～40wt％的丙酸乙酯，来明显的改善电池的低温放电性能，通过添加剂碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、羧酸乙烯酯和三(三甲基甲硅烷基)磷酸酯的配合使用，得到低阻抗、优异的低温性能与较长的循环寿命的电解液。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池电解液和含有其的磷酸铁锂电池及制备方法。

背景技术

随着地球上化石能源不断加快消耗，高效、安全、清洁和可再生的新能源及相关技术成为了世界各国研究的热点。锂离子电池具有能量密度大、放电电压高、循环寿命长等优点，被广泛应用于移动电子设备、电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)等领域。但是在极端条件下(高温、低温)，电池的循环与安全等问题变得突出，特别是低温下电解液粘度增大导致锂离子无法正常迁移嵌入负极，就会发生析锂现象，影响电池的寿命和安全，因此，如何提高电解液低温循环性能是目前锂离子电池急需解决的问题。

电解液是锂离子电池的关键原材料之一，如果把锂电池比作人体，电解液就相当于人体的血液。电解液体系中常用的碳酸酯类在低温条件下粘度急剧上升，使得电导率较低，难以维持较快的锂离子迁移速率，极大降低反应动力学速率；其次是低温条件下电极界面固态电解质膜电荷阻抗增加，使得充放电过程中电极极化加大。为了解决锂电池低温性能较差，研究者在电解液方面做出诸多工作。

CN103107364A公开了一种含乙酸甲酯的电解液，锂离子电池具有显著的低温放电性能，但是不可避免的出现锂离子电池高温性能劣化的情况，主要因为高温下乙酸甲酯不稳定易分解导致，最终影响锂离子电池的低温循环性能和高温稳定性。

CN112310480A公开了一种改善锂离子电池低温性能的电解液以及含有该电解液的锂离子电池。电解液包括导电锂盐、非水有机溶剂和添加剂，添加剂为多官能团亚硫酸酯类化合物，该添加剂同时含有亚硫酸酯基团、含氟烷基、醚键和烯丙基，其中，含氟烷基能够提高添加剂的还原电位，使其成为良好的成膜添加剂；烯丙基可以提高正负极界面的稳定性；醚键的引入可以提高电极界面膜的柔性，有利于提高电极材料的界面稳定性；亚硫酸酯基团能够提高SEI膜的离子导电性，有利于降低电池在低温下的阻抗，从而提升电池的低温性能。但多官能团亚硫酸酯类化合物添加剂合成步骤繁琐，且未实现量产化，导致电解液成本较高，应用普及较困难。

因此如何制备一种具有低阻抗、优异低温性能和长循环寿命的电解液是本领域重要的研究方向。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液和含有其的磷酸铁锂电池及制备方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的目的之一在于提供一种锂离子电池电解液，所述电解液包括有机溶剂、添加剂和锂盐，所述有机溶剂包括丙酸乙酯，按质量分数计所述丙酸乙酯占所述电解液的质量分数为10～40％，其中所述质量分数可以是10％、15％、20％、25％、30％、35％或40％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、羧酸乙烯酯和三(三甲基甲硅烷基)磷酸酯。

本发明电解液中添加10～40wt％的丙酸乙酯，来明显的改善电池的低温放电性能，通过添加剂碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸亚乙烯酯、羧酸乙烯酯和三(三甲基甲硅烷基)磷酸酯的配合使用，得到低阻抗、优异的低温性能与较长的循环寿命的电解液。

作为本发明优选的技术方案，所述电解液包括电解液A和电解液B。