[发明专利]一种低温电解液及其高能量密度高电压锂离子电池

说明书

一种低温电解液，包括六氟磷酸锂15～20％、聚丙烯30～40％、碳酸乙烯酯10～20％、聚碳酸脂5～15％、乙丙橡胶20～30％、氟代碳酸乙烯酯5～15％、聚苯乙烯2～10％、二硝酰胺铵0.5～5％、单丁基乙二醇醚0.5～3％、1,3,6‑己烷三腈0.5～2％、碳酸亚乙烯酯0.1～1％和2,2’‑二硫代二(吡啶‑1‑氧化物)0～0.5％，该电解液保证了锂离子电池高电压体系高温性能的稳定性及低温条件下有优异的充电性能；还公开一种高能量密度高电压锂离子电池，包括正极片、负极片、膈膜和前述的低温电解液，该锂离子电池在低温条件下能正常充电，拓宽了4.45V体系高电压锂离子电池的低温充电窗口。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的技术领域，特指一种低温电解液及其高能量密度高电压锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因工作电压高、比容量大、循环寿命长、自放电率低、安全性能好等诸多优点，成为目前使用最广泛应用的化学储能电池。随着其应用领域扩张和快速发展，人们对锂离子电池的能量密度、充电速度、安全等性能提出了更高的要求。

提高现有体系的工作电压和开发高比容量电池体系是解决电池能量密度的关键途径，常用的开发策略为采用4.45V高电压LCO，可适用快速充电的人造石墨，超薄的隔膜和铜铝箔基材。一般正极活性材料在缺锂状态时具有很强的氧化性，自身也很不稳定，易发生一些副反应(如释氧、过渡金属离子溶出、电解液分解等)，因此会对正极材料采用一些包覆和掺杂，电解液添加一些添加剂来保护正极，提高高电压条件下稳定性，但一般会恶化其低温性能，不支持0℃充电，或仅能0.1C以下充电不析锂，低温充电窗口窄，在大电流条件下这种负面影响会更明显，不能满足我国北方及欧美一些寒冷地区的使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种低温电解液，其通过独特组合的多种添加剂的协同作用，使电解液体系兼具高能量密度和高安全性能的需求，有利于改善电芯低温充电性能，大大拓宽了低温充电窗口，满足一些低温使用场景，进而提高了高电压锂离子电池的电化学性能，有效保证了锂离子电池高电压体系高温性能的稳定性，同时在低温条件下有优异的充电性能；该高能量密度高电压锂离子电池，具有较宽的充电窗口，在0℃、0.7C等低温条件下也能正常充电。

为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种低温电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述锂盐为15～20％的六氟磷酸锂，所述有机溶剂按重量份数包括以下组分：

聚丙烯30～40％

碳酸乙烯酯10～20％

聚碳酸脂5～15％

乙丙橡胶20～30％

所述添加剂按重量份数包括以下组分：

氟代碳酸乙烯酯5～15％

聚苯乙烯2～10％

二硝酰胺铵0.5～5％

单丁基乙二醇醚0.5～3％

1,3,6-己烷三腈0.5～2％

碳酸亚乙烯酯0.1～1％

2,2’-二硫代二(吡啶-1-氧化物)0～0.5％。

还公开了一种高能量密度高电压锂离子电池，包括正极片、负极片、膈膜以及电解液，所述电解液为前述的低温电解液。

所述正极片包括正极集流体和设于正极集流体表面的正极活性物质层，该正极活性物质层包括4.45V钴酸锂材料、正极导电剂和正极粘结剂。