本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池電解液、鋰離子電池。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代生活信息化的程度不斷增高，筆記本電腦、移動電話、攝像機等便攜式電子設(shè)備的使用越來越多。鋰離子二次電池以其高能量密度、無記憶效應(yīng)、環(huán)境友好等優(yōu)勢已經(jīng)在便攜式電子產(chǎn)品領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用，并在電動汽車領(lǐng)域也有巨大的應(yīng)用潛力。

然而，鋰離子電池在高溫下電池容量迅速衰減，導(dǎo)致電池壽命明顯縮短。導(dǎo)致鋰離子電池高溫下性能快速下降的主要原因來自于電極材料本身和電解液體系，鋰離子電池的電解液體系是以適當(dāng)鋰鹽溶解在有機非質(zhì)子混合溶劑中形成的電解質(zhì)溶液，常見的電解液體系一般是1mol/L鋰鹽/混合碳酸酯溶劑。LiPF₆在高溫條件下容易分解產(chǎn)生LiF和PF₅，其中LiF的產(chǎn)生不僅消耗了鋰離子，引起電池容量的衰減，而且由于LiF是電子和鋰離子的絕緣體，使電池的整體阻抗增大；而生成的PF₅容易引發(fā)碳酸酯類有機溶劑進一步發(fā)生副反應(yīng)，從而加速電池壽命的衰減。因此，LiPF₆的使用對電池的高溫穩(wěn)定性將帶來很多不利的影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種鋰離子電池電解液、鋰離子電池，旨在提高鋰離子電池電解液的穩(wěn)定性，從而提高鋰離子電池的高溫循環(huán)性能和安全性能。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種鋰離子電池電解液，包括鋰鹽、非水性有機溶劑及添加劑，所述添加劑包括聚硅醚，所述聚硅醚的分子結(jié)構(gòu)式如下：

其中n=1～3，R₁，R₂，R₃和R₄分別為C1～C3烷基中的任意一種。

進一步地，所述聚硅醚在所述鋰離子電池電解液中的質(zhì)量含量為2-10%。

進一步地，所述鋰鹽包括LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiDFOB、LiCF₃SO₃、LiC(CF₃SO₂)₃、LTFSI或LiFSI中的至少一種。

進一步地，所述非水性有機溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯。

進一步地，所述非水性有機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯和丙酸乙酯中的至少一種。

進一步地，所述鋰離子電池電解液還包括負極成膜劑，所述負極成膜劑包括碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯或氟代碳酸乙烯酯中的至少一種。

進一步地，所述負極成膜劑在所述鋰離子電池電解液中的質(zhì)量含量為0.1-2%。

本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，包括正極片、負極片、隔膜及電解液，所述電解液為上述的鋰離子電池電解液。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有益效果在于：本發(fā)明實施例提供的鋰離子電池電解液中，通過添加聚硅醚可有效地抑制LiPF₆的分解，從而顯著提高鋰離子電池電解液的穩(wěn)定性，同時提高鋰離子電池電解液的電導(dǎo)率。本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液可顯著提高鋰離子電池的高溫循環(huán)性能和安全性能。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例提供的實施例1、11、12和對比例1的電解液分別在-10℃、0℃、30℃、60℃不同溫度狀態(tài)下的電導(dǎo)率變化示意圖；

圖2是本發(fā)明實施例提供的實施例1、11、12和對比例1的電解液分別進行常溫擱置0天、10天、20天、30天后的游離酸（HF）含量變化示意圖；

圖3是本發(fā)明實施例提供的采用實施例1、11、12和對比例1的電解液制備的LiFePO₄電池在55℃狀態(tài)下的1C充放電的循環(huán)性能結(jié)果示意圖（3.65～2.0V）。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提供了一種鋰離子電池電解液，包括鋰鹽、非水性有機溶劑及添加劑，所述添加劑包括聚硅醚，所述聚硅醚的分子結(jié)構(gòu)式如下：

其中n=1～3，R₁，R₂，R₃和R₄分別為C1～C3烷基中的任意一種。

本發(fā)明實施例提供的鋰離子電池電解液中，通過添加聚硅醚可有效地抑制LiPF₆的分解，從而顯著提高鋰離子電池電解液的穩(wěn)定性，同時提高鋰離子電池電解液的電導(dǎo)率。本發(fā)明提供的鋰離子電池電解液可顯著提高鋰離子電池的高溫循環(huán)性能和安全性能。

具體地，所述聚硅醚在所述鋰離子電池電解液中的質(zhì)量含量為2-10%。所述聚硅醚在所述鋰離子電池電解液中的添加量越多，電解液的穩(wěn)定性越高，但電導(dǎo)率并未隨之提高。當(dāng)所述聚硅醚在所述鋰離子電池電解液中的質(zhì)量含量為2-10%時，所述鋰離子電池電解液的穩(wěn)定性和電導(dǎo)率均獲得顯著提高。

具體地，所述鋰鹽包括LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiDFOB、LiCF₃SO₃、LiC(CF₃SO₂)₃、LTFSI或LiFSI中的至少一種。

具體地，所述非水性有機溶劑為環(huán)狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯。

具體地，所述非水性有機溶劑包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯和丙酸乙酯中的至少一種。

所述鋰離子電池電解液還包括負極成膜劑，所述負極成膜劑包括碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯或氟代碳酸乙烯酯中的至少一種。所述負極成膜劑在所述鋰離子電池電解液中的質(zhì)量含量為0.1-2%。

本發(fā)明實施例還提供了一種鋰離子電池，包括正極片、負極片、隔膜及電解液，所述電解液為上述所述的鋰離子電池電解液。本發(fā)明提供的鋰離子，相對于常規(guī)鋰離子電池具有更高的高溫循環(huán)性能和安全性能。

以下結(jié)合對比例1和實施例1-12對本發(fā)明的鋰離子電池電解液和鋰離子電池的性能測試結(jié)果進行說明。

對比例1

室溫下，在充滿氬氣的手套箱中將溶劑碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)按照質(zhì)量比1:1進行混合，向其中添加質(zhì)量百分含量為2%的碳酸亞乙烯酯(VC)，再加入六氟磷酸鋰（LiPF₆）溶解至濃度為1.0mol/L，制備成電解液。

實施例1

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加10%的聚硅醚。

實施例2

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加20%的聚硅醚。

實施例3

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加30%的聚硅醚。

實施例4

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加40%的聚硅醚。

實施例5

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加50%的聚硅醚。

實施例6

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加60%的聚硅醚。

實施例7

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加70%的聚硅醚。

實施例8

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加80%的聚硅醚。

實施例9

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加90%的聚硅醚。

實施例10

按照與對比例1相同的方法，不同之處在于使用100%的聚硅醚取代EC和DMC的混合溶劑。

實施例11

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加2%的聚硅醚。

實施例12

按照與對比例1相同的方法及物質(zhì)，不同之處在于添加5%的聚硅醚。

將實施例1-10和對比例1的電解液分別進行25℃狀態(tài)下的電導(dǎo)率測試；此外，將實施例1-10和對比例1的電解液分別裝入一個10ml的樣品瓶，并密封好，觀察電解液在25℃密封存放狀態(tài)下的顏色變化時間。有關(guān)電導(dǎo)率測試和顏色變化的結(jié)果如表1中所示。

表1

從表1中可以看出：（1）添加了聚硅醚后，延長了電解液的顏色變化時間，有效地抑制LiPF₆的分解，添加10%的量，顏色變深時間大于170天，能顯著地提高電解液的穩(wěn)定性，且添加的量越多，電解液的穩(wěn)定性越高，添加100%的聚硅醚，顏色變深時間大于350天；（2）電導(dǎo)率測試，100%的聚硅醚電導(dǎo)率僅有2.5ms/cm，但添加10%的聚硅醚，對電解液的電導(dǎo)率影響不大，與不含聚硅醚電解液相近，同時能提高穩(wěn)定性。

將實施例1、11、12和對比例1的電解液分別進行-10℃、0℃、30℃、60℃不同溫度狀態(tài)下的電導(dǎo)率測試，結(jié)果如圖1所示。從圖1可知，溫度越高，電解液的電導(dǎo)率越高，且四款電解液在-10℃、0℃、30℃、60℃不同溫度下的電導(dǎo)率相近，說明聚硅醚添加量小于10%的電解液，電導(dǎo)率相差不大。

將實施例1、11、12和對比例1的電解液分別進行常溫擱置0天、10天、20天、30天后的游離酸（HF）含量測試，結(jié)果如圖2所示。從圖2中可知，不含聚硅醚的電解液，擱置30天，游離酸（HF）含量急劇上升至200ppm；而添加了2%、5%、10%均能顯著地降低游離酸（HF）含量，說明添加2%-10%的量就能抑制LiPF₆的分解，提高電解液的穩(wěn)定性。

將實施例1、11、12和對比例1的電解液分別與磷酸鐵鋰(LiFePO₄)、隔膜PP、石墨負極組裝成CR2023扣式電池，進行55℃1C循環(huán)300周的恒電流充放電循環(huán)測試，電壓范圍3.65-2.0V；所得測試結(jié)構(gòu)如圖3所示。從圖3中可以看出，不含聚硅醚的電解液，55℃下循環(huán)300周，容量保持率僅為54.6%，衰減比較快；而添加了聚硅醚的電解液，循環(huán)性能均有不同程度的提高，添加量10%的聚硅醚的電解液，55℃下循環(huán)300周，容量保持率仍有92.95%，高溫循環(huán)性能顯著提高。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。