[发明专利]一种电解液及含有其的锂离子电池

说明书

本发明提供一种电解液及含有其的锂离子电池。所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丁基磺内酯、碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯。本发明中电解液加入丁基磺内酯提高锂离子的电荷转移速率，形成阻抗更低、更薄的含硫SEI膜，大大降低低温下石墨极化；加入碳酸亚乙烯酯使界面形成的SEI膜更稳定，并增加电解质溶液低温下的电导率；通过引入氟代碳酸乙烯酯，利用氟代碳酸乙烯酯中的卤素原子强吸电子效应，增大溶剂的还原电位，减少SEI膜中Li的消耗，提高首效，使分子内的氢键增多，降低溶剂的熔点。本发明制备电解液的低温性能优异，并且其制备方法简单，易于实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液及含有其的锂离子电池。

背景技术

磷酸铁锂正极材料在充放电过程中具有优异的结构稳定性，在纯电动汽车、混合动力汽车上已得到广泛应用,但是目前磷酸铁锂动力电池在低温环境下出现明显的性能下降，电池容量衰减，续驶里程缩水等问题，因此磷酸铁锂电池的低温性能急需改善。

低温下，锂离子低温性能恶化主要表现为倍率放电容量衰减为常温50～70％以及电压平台的明显降低。锂离子电池的性能在低温下恶化主要原因有三点，低温下电解液离子导电性降低、粘度增大，固液界面SEI膜钝化层的阻抗变大，锂离子穿过SEI膜变得困难，导致锂离子在石墨电极中的扩散阻力增加。研制高低温电解液成为一种解决磷酸铁锂动力电池高、低温下电化学性能问题的有效方法。

目前商业化的锂电池电解液体系，主要以碳酸乙烯酯(EC)为主要溶剂，达30％以上，因为EC可以在电池老化时形成理化性能良好的固液界面SEI膜，充放电时只允许锂离子嵌入脱出并阻止电解液溶剂的进一步分解和石墨层的剥离。但是EC熔点过高，低温下溶解度降低，粘度增大，电解液容易结晶析出，导致锂离子扩散阻抗增大，宏观表现为极片浸润性变差，隔膜干涸出出现黑斑极大恶化了电池倍率放电性能和循环性能。

目前低温电解液主要有以下两种方法：(1)优化各组分溶剂组成，降低共熔点，提高电解液导电率，增大电解液粘度。(2)通过加入低温添加剂，改善SEI膜成膜质量，提高SEI膜锂离子导电性，防止低温下石墨表面电荷积累导致极化增强，锂离子在石墨表面析锂。

CN 110556582 A公开了一种磷酸铁锂电池、电解液及磷酸铁锂电池的制备方法，包括添加剂碳酸亚乙烯酯、丙磺酸内脂、碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯，可以提高电池的低温性能，提高电池在低温环境下的放电效率并延长磷酸铁锂电池的使用寿命。但是电池的SEI膜的阻抗高，导致电池在低温下会发生石墨极化现象，电池的阻抗变高。

CN 102496740A公开了一种可改善磷酸铁锂电池低温性能的非水电解液及其制备方法。采用了高电导率与低粘度的溶剂相混来保证电池在提高电导率的情况下，同时保持一定的粘度，从而改善磷酸铁锂的低温性能，用来提高容量和低温电导率，添加剂使用的是吡啶二酮类衍生物或者邻苯二甲酸酐，用来SEI成膜。但是电池的SEI膜厚度大，同样存在电池阻抗较高的问题。

因此，如何大规模低成本简单化制备一种低温性能优异的低温电解液，是本领域重要的研究方向。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明提供一种大规模低成本简单化制备一种低温性能优异的低温电解液及含有其的锂离子电池。

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电解液，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括丁基磺内酯、碳酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯。