本發(fā)明涉及鋰電池電解液，尤其涉及一種鋰電池用低溫電解液。

背景技術(shù)：

1、近年來，鋰電池在各個領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，對其性能和應(yīng)用環(huán)境的要求也不斷提高，例如大功率放電、-30℃以下超低溫放電、10000次超長循環(huán)壽命等。其中，低溫領(lǐng)域的需求愈發(fā)旺盛。然而，鋰電池在低溫條件下存在諸多問題：其一，隨著溫度降低，放電愈發(fā)困難，直至無法放電；其二，在低溫充電條件下，電池恒流充入比很低，無法充滿電，且低溫充電時負(fù)極易出現(xiàn)析鋰現(xiàn)象，析鋰后的電池易自燃或爆炸，引發(fā)安全事故。

2、鋰電池低溫性能差的主要因素有以下幾點：首先，隨著溫度下降，電解液粘度增大，鋰離子在電解液中的遷移速率降低；其次，鋰離子從負(fù)極遷移至電解液的往復(fù)過程中需經(jīng)過sei膜，其成分及厚度極大地影響了鋰離子的遷移速率；再者，低溫充電尤其是低溫大倍率充電時，負(fù)極極片表面可能析出活性鋰，活性鋰與電解液發(fā)生不可逆反應(yīng)，使sei膜厚度進(jìn)一步增加，鋰離子遷移更加困難，鋰電池的低溫性能更差，甚至引發(fā)安全事故。

3、sei膜是在鋰離子電池電解液首次充電過程中，由于電解液各成分的還原電位比鋰高，在碳負(fù)極表面被還原生成的由無機和有機化合物組成的鈍化膜。生成的sei膜能阻止后續(xù)鋰離子電池充放電過程中電解液在負(fù)極的還原反應(yīng)，使鋰離子電池具有較高的循環(huán)壽命。但sei膜會影響鋰離子嵌入負(fù)極的速度，對鋰離子電池的倍率性能與低溫性能有顯著影響。

4、為保證鋰離子電池的性能，電解液中通常會加入一些負(fù)極成膜添加劑來改善sei的成分與性能，如碳酸亞乙烯酯(vc)、亞甲基碳酸乙烯酯或乙烯基碳酸乙烯酯等。然而，這類成膜添加劑存在明顯缺點，其形成的sei膜阻抗較大，會導(dǎo)致電池直流內(nèi)阻增加和低溫性能劣化，且添加劑含量越高，劣化越明顯，尤其在低溫條件下，容易發(fā)生低溫充電析鋰，影響電池安全性。若減少此類添加劑的用量或不使用此類添加劑，電池的循環(huán)壽命又難以保障。

5、對于三元鋰離子電池，人們發(fā)現(xiàn)其在低溫大電流條件下放電時，電池循環(huán)壽命偏短，內(nèi)阻增長較快。經(jīng)分析，這是由于三元鋰離子電池在大電流條件下放電時正極電位過高，導(dǎo)致電解液在正極不斷分解所致。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種鋰電池用低溫電解液。

2、本發(fā)明提出的一種鋰電池用低溫電解液，包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述有機溶劑、鋰鹽、添加劑的質(zhì)量百分比為70-90:5-20:0.2-3；

3、所述有機溶劑由環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、鏈狀羧酸酯構(gòu)成，質(zhì)量百分比為：10-20:10-30:10-80；

4、所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或幾種；

5、所述添加劑是含有氨基的煙腈化合物，且添加劑由低溫添加劑與輔助添加劑組成。

6、優(yōu)選的，所述環(huán)狀碳酸酯是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的一種或兩種。

7、優(yōu)選的，所述鏈狀碳酸酯是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯中的一種或幾種。

8、優(yōu)選的，所述鏈狀羧酸酯是甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯中的一種或幾種。

9、優(yōu)選的，所述輔助添加劑為甲基二磺酸亞甲酯、二氟磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰中的一種或幾種。

10、優(yōu)選的，所述低溫添加劑為6-氨基-4-甲基煙腈、4-氨基-5-硝基煙腈、2-氨基-5-甲基煙腈中的一種或幾種。

11、本發(fā)明提供的上述含有氨基的煙腈化合物能夠優(yōu)先于電解液溶劑與輔助添加劑參與負(fù)極材料表面鈍化膜的形成，形成薄而連續(xù)的sei膜，膜的主要組成成份為離子通過阻抗較低的lin3、lino2、lino3、lif、li2s，并且上述物質(zhì)的導(dǎo)電性也較好，sei阻抗較低，相應(yīng)的電池具有較好的低溫充放電性能；而傳統(tǒng)電解液形成的sei膜的主要組份烷基酯鋰(roco2li)n、烷基鋰ch3(ch2)nli，阻抗大；并且煙腈化合物在正極表面則形成了lin3、lino2、lino3、lif組成的一層薄膜，阻止了低溫條件下，電解液在正極材料表面的氧化分解；

12、相比單獨給予輔助添加劑，采用上述比例的含有氨基的煙腈化合物與輔助添加劑聯(lián)用，可顯著提高電解液的低溫性能。

技術(shù)特征：

1.一種鋰電池用低溫電解液，包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于，所述有機溶劑、鋰鹽、添加劑的質(zhì)量百分比為70-90:5-20:0.2-3；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用低溫電解液，其特征在于，所述環(huán)狀碳酸酯是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的一種或兩種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用低溫電解液，其特征在于，所述鏈狀碳酸酯是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯中的一種或幾種。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用低溫電解液，其特征在于，所述鏈狀羧酸酯是甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、甲酸丁酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丁酸丙酯中的一種或幾種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用低溫電解液，其特征在于，所述輔助添加劑為甲基二磺酸亞甲酯、二氟磷酸鋰、二氟草酸硼酸鋰中的一種或幾種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋰電池用低溫電解液，其特征在于，所述低溫添加劑為6-氨基-4-甲基煙腈、4-氨基-5-硝基煙腈、2-氨基-5-甲基煙腈中的一種或幾種。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種鋰電池用低溫電解液，包括有機溶劑、鋰鹽和添加劑，所述有機溶劑、鋰鹽、添加劑的質(zhì)量百分比為70?90:5?20:0.2?3；所述有機溶劑由環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、鏈狀羧酸酯構(gòu)成，質(zhì)量百分比為：10?20:10?30:10?80，所述環(huán)狀碳酸酯是碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯的一種或兩種，所述鏈狀碳酸酯是碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯中的一種或幾種，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰中的一種或幾種。本發(fā)明相比單獨給予輔助添加劑，采用上述比例的含有氨基的煙腈化合物與輔助添加劑聯(lián)用，可顯著提高電解液的低溫性能。

技術(shù)研發(fā)人員：王元杰,楊凱,戴華斌,王國勝,曹仕良
受保護(hù)的技術(shù)使用者：大連中比動力電池有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9