[发明专利]一种低温高电压锂离子电池电解液

说明书

一种低温高电压锂离子电池电解液，属于锂离子电池领域。包括锂盐、有机溶剂和成膜添加剂，其特征在于：通过将锂盐和有机溶剂混合形成电解液体系，然后加入成膜添加剂制得，所述锂盐为LiBF₄和LiODFB混合物，其中LiBF₄和LiODFB的摩尔比为9：1~1：9，有机溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸甲基乙基酯，碳酸乙烯酯和碳酸甲基乙基酯体积比为1：2.5~4，所述电解液体系中锂盐浓度为0.9~1.2mol/L，成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯，成膜添加剂用量为电解液总质量的1~6%。该电解液适用于高电压电池，制备的高电压电池具有优良的循环性能，而且具有优良耐低温性能。

技术领域

一种低温高电压锂离子电池电解液，属于锂离子电池领域。

背景技术

随着锂离子电池在电动汽车、军事、航空等领域的应用，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。除了对现有材料和电池的制作工艺进行改进之外，高电压正极材料是比较热门的研究方向之一，它是通过提升正极活性材料的充电深度来实现电池的高能量密度。然而常规锂离子电池的碳酸酯类电解液在4.5~5V的电压下会发生氧化分解，导致锂离子电池的充放电效率比较低，循环性能比较差，制约了高电压锂离子电池的进一步发展。

对于耐高压电解液的研究方向，一是开发新型高电压溶剂，如腈类、砜类、离子液体等，二是在LiPF₆基碳酸酯电解液体系中加入耐高电压或成膜添加剂。大量研究表明，新型高电压溶剂体系的开发和使用成本较高，更重要的是腈类溶剂以及砜类溶剂与石墨负极相容性远不如常规碳酸酯类溶剂，从而导致目前尚无新型溶剂能完全替代常规碳酸酯类溶剂。因此，目前高压电解液的大量研究集中在通过加入添加剂改善常规碳酸酯类溶剂体系。

从公开报道的研究来看，在高压电解液的开发方面，引入高压添加剂一般可以获得4.4~4.5 V 的电解液。但是对于富锂、磷酸钒锂、高压镍锰等正极材料，由于可充电电压达到了4.8 V 甚至5 V 以上，必须开发可耐更高电压的电解液才能获得更高的能量密度。

另外，近年来锂离子电池的应用范围不断拓展，对锂离子电池的应用温度范围也提出了更高的要求，尤其是低温下线的限制。在低温条件下电池能量密度大幅下降，因此开发低温下耐高压的电解液势在必行。

现有商用的LiPF₆基碳酸酯电解液体系，LiPF₆虽在有机溶剂中溶解性好，具有较高的电导率，但其分解温度较低，热稳定性很差，高温下极易分解，且对水极其敏感，易产生HF腐蚀电极，造成电池循环性能下降；部分碳酸酯溶剂存在熔点高、低温下粘度大等不足使电解液电导率低温下骤然下降，并且在高电压电池体系中，碳酸酯电解液因氧化稳定电位低于4.5V易发生氧化分解，而造成电池低温/高压下性能下降。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种耐低温且耐高压的锂离子电池电解液，该电解液适用于高电压电池，制备的高电压电池具有优良的循环性能，而且具有优良耐低温性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该低温高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、有机溶剂和成膜添加剂，其特征在于：通过将锂盐和有机溶剂混合形成电解液体系，然后加入成膜添加剂制得，所述锂盐为LiBF₄和LiODFB混合物，其中LiBF₄和LiODFB的摩尔比为9：1~1：9，有机溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸甲基乙基酯，碳酸乙烯酯和碳酸甲基乙基酯体积比为1：2.5~4，所述电解液体系中锂盐浓度为0.9~1.2mol/L，成膜添加剂为氟代碳酸乙烯酯，成膜添加剂用量为电解液总质量的1~6%。

优选的，所述LiBF₄和LiODFB的摩尔比为8：2~3：7。

所述有机溶剂还包括碳酸丙烯酯，碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲基乙基酯体积比为1：0.5~1.5：2.5~3.5。