本发明专利技术提供一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和快充循环改善添加剂；所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和丙酸乙酯；所述快充循环改善添加剂包括碳酸亚乙烯酯和甲烷二磺酸亚甲酯；以所述电解液的总质量为100％计，所述碳酸亚乙烯酯的含量为0.2％～3％、所述甲烷二磺酸亚甲酯的含量为0.1％～2％。还提供一种包含上述电解液的锂离子电池。本发明专利技术通过筛选特定的碳酸酯、羧酸酯和快充循环改善添加剂组合使用，可显著提高磷酸铁锂体系锂离子电池的快充能力、缩短快充时间；同时可改善低温放电功率性能；并且可显著改善磷酸铁锂电池常温化成过程中负极石墨共嵌现象，避免负极出现掉粉，从而提高电池的循环性能和使用寿命。用寿命。
【技术实现步骤摘要】
电解液及包含该电解液的锂离子电池
[0001]本专利技术属于电池
，具体涉及一种电解液及包含该电解液的锂离子电池。
技术介绍
[0002]磷酸铁锂电池由于其具有长循环寿命、高安全性、可以快速充电等优势，被广泛使用。但目前适用于磷酸铁锂体系的锂离子电池电解液，在电池大倍率快充条件下存在以下缺点：(1)电池电阻和极化较大，难以缩短快充时间和提升快充性能；(2)低温电解液体系粘度增大，易导致快充大倍率循环条件下出现析锂的情况，电池功率性能较差；(3)电池常温化成过程负极碳材料中锂离子和溶剂分子共同嵌入，进入负极材料中的溶剂分子与负极材料发生氧化还原反应，产生应力破坏负极碳材料的结构，当碳材料选用石墨时共嵌现象最为严重，负极出现掉粉，循环和存储性能显著降低。
[0003]因此，提供一种能够保证磷酸铁锂体系锂离子电池的快充能力和低温功率性能的同时避免常温化成过程中负极碳材料发生共嵌现象的电解液是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供一种电解液及包含该电解液的锂离子电池。
[0005]本专利技术一方面提供一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和快充循环改善添加剂；所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和丙酸乙酯；所述快充循环改善添加剂包括碳酸亚乙烯酯和甲烷二磺酸亚甲酯；以所述电解液的总质量为100％计，所述碳酸亚乙烯酯的含量为0.2％～3％、所述甲烷二磺酸亚甲酯的含量为0.1％～2％。
[0006]本专利技术另一方面提供一种锂离子电池，包括上述电解液、正极和负极，其中所述负极包括碳材料。
[0007]本专利技术通过筛选特定的碳酸酯与羧酸酯和快充循环改善添加剂组合使用，可显著提高磷酸铁锂体系锂离子电池的快充能力、缩短快充时间；同时可改善低温放电功率性能；并且可显著改善磷酸铁锂电池常温化成过程中负极石墨共嵌现象，避免负极出现掉粉，从而提高电池的循环性能和使用寿命。
具体实施方式
[0008]下面结合具体实施方式对本专利技术作详细说明。
[0009]本专利技术的电解液，包括有机溶剂、锂盐和快充循环改善添加剂；有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)和丙酸乙酯(EP)；快充循环改善添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)和甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)；以电解液的总质量为100％计，碳酸亚乙烯酯(VC)的含量为0.2％～3％、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为0.1％～2％。
[0010]在电解液中，有机溶剂包含线形碳酸酯和环状碳酸酯，其中线性碳酸酯EMC/DMC与环状碳酸酯EC混合后可显著提高电解液的电导率和锂离子迁移数，但是导致溶液粘度增大。电解液溶剂中搭配低粘度低凝固点的羧酸酯EP可进一步增大电导率的同时提高低温性
能，通过调整溶剂中各有机溶剂的组合比例可显著改善电解液粘度和磷酸铁锂电池低温易产生析锂现象，提高电池的快充能力。
[0011]快充循环改善添加剂VC和MMDS用于化成及循环前期负极表面形成稳定的钝化膜，常温磷酸铁锂电池化成首次充电过程中，添加剂VC与MMDS联用可在负极表面发生还原反应，生成外层以高导离子的无机硫盐Li2SO4为主、内层由ROCO2Li/RSO3Li有机聚合物组成的致密SEI膜。碳酸酯溶剂EC/EMC/DMC与羧酸酯溶剂EP混合后增加电极不规整界面上羧基和羟基等酸性基团，有利于改善化成时MMDS开环反应，MMDS的结构为含有电负性较高的磺酸基团的对称结构，羧基和羟基等酸性基团更易于与磺酸基形成氢键作用吸附到负极颗粒表面，充电过程中加快MMDS的开环反应，加速SEI膜的成膜速率，同时有利于石墨层面的边界碳原子与SEI膜建立化学键合作用提升含硫SEI膜稳定性，从而通过VC、MMDS与特定溶剂的组合可形成致密而稳定的SEI膜，可显著改善磷酸铁锂电池常温化成过程中负极石墨共嵌现象，避免负极出现掉粉，在改善常温快充循环的同时，还可降低化成温度和生产成本。相比于选择氟代碳酸乙烯酯(FEC)和硫酸乙烯酯(DTD)等快充循环改善添加剂，由于MMDS的结构为含有电负性较高的磺酸基团的对称结构，因此羧基和羟基等酸性基团对MMDS进攻的活性位点更多，更有利于对MMDS发生开环反应。而对于FEC和DTD，开环反应速率相对较慢，因此与VC发生还原反应的速率较慢，难以生成致密而稳定的SEI膜，因此电池内阻大，难以提升电池的快充循环性能。
[0012]以电解液的总质量为100％计，当碳酸亚乙烯酯(VC)的含量为0.2％～3％、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)的含量为0.1％～2％可以实现上述目的。本领域技术人员可以根据实际的需要在所述范围内选VC和MMDS的含量，例如但不限于VC的含量为0.2％、0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％等等、MMDS的含量为0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％等等。
[0013]在可选的实施方式中，以有机溶剂总质量为100％计，碳酸乙烯酯(EC)的含量可以为20％～30％、碳酸二甲酯(DMC)的含量可以为50％～60％、碳酸甲乙酯(EMC)的含量可以为1％～20％、丙酸乙酯(EP)的含量可以为5％～10％。本领域技术人员可以根据实际的需要，选择适当的范围，例如但不限于，EC的含量为20％、22％、24％、26％、28％、30％等等、DMC的含量为50％、52％、54％、56％、58％、60％等等、EMC的含量为1％、5％、10％、15％、20％等等、EP的含量为5％、6％、7％、8％、9％、10％等等，并且满足四种组分的含量为100％即可。
[0014]在可选的实施方式中，快充循环改善添加剂还包括硫酸乙烯酯(DTD)和/或氟代碳酸乙烯酯(FEC)。DTD与VC和MMDS在化成和循环前期再负极表面形成稳定的钝化膜，而还原电位较低的FEC可以优先成膜，而减少阻抗较大的添加剂成膜来优化SEI膜结构，这几种快充循环改善添加剂搭配使用可降低磷酸铁锂电池循环前期容量衰减速率及改善常温快充循环寿命。优选，以电解液的总质量为100％计，电解液中硫酸乙烯酯(DTD)的含量可以为0.1％～2％。优选，以电解液的总质量为100％计，电解液中氟代碳酸乙烯酯(FEC)的含量可以为0.1％～2％。本领域技术人员，可以根据实施的需要，选择电解液中合适的DTD和FEC含量，例如但不限于，DTD的含量可以是0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％等等、FEC的含量可以是0.1％、0.5％、1％、1.5％、2％等等。
[0015]在可选的实施方式中，电解液还可以包括进一步改善低温性能的低温功率改善添加剂，低温功率改善添加剂包括三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、三(三甲基硅烷)磷酸酯
(TMSP)和三(三甲基硅烷)亚磷酸酯(TMSPI)中的至少一种。电解液中低温功率改善添加剂TMSB、TMSP及TMSPI中的至少一种可以用于除水除酸及抑制电解液溶剂酯交换作用，能以化学修饰的形式参与电池负极成膜从而进一步改善电池在低温条件下的界面阻抗和提升低温功率性能。
[0016]更进一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解液，其特征在于，包括有机溶剂、锂盐和快充循环改善添加剂；所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯和丙酸乙酯；所述快充循环改善添加剂包括碳酸亚乙烯酯和甲烷二磺酸亚甲酯；以所述电解液的总质量为100％计，所述碳酸亚乙烯酯的含量为0.2％～3％、所述甲烷二磺酸亚甲酯的含量为0.1％～2％。2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，以所述有机溶剂的总质量为100％计，所述碳酸乙烯酯的含量为20％～30％、所述碳酸二甲酯的含量为50％～60％、所述碳酸甲乙酯的含量为1％～20％、所述丙酸乙酯的含量为5％～10％。3.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述快充循环改善添加剂还包括硫酸乙烯酯和/或氟代碳酸乙烯酯。4.根据权利要求3所述的电解液，其特征在于，以所述电解液的总质量为100％计，所述硫酸乙烯酯的含量为0.1％～2％、所述氟代碳酸乙烯酯的含量为0.1％～2％。5.根据权利要求1或2所述的电解液，其特征在于，所述电解液还...
【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，郑奇，仝俊利，
申请(专利权)人：中航锂电洛阳有限公司，
类型：发明
国别省市：
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