【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂离子电池，尤其涉及一种锂离子电池低温电解液及锂离子电池。
技术介绍
1、经济社会发展，给生态环境带来了一些巨大压力，合理开采不可再生能源、开发新能源受到人们更多的重视。自上个世纪九十年代发展起来的锂离子电池具有电压高、比能量大、充放电寿命长、安全环保等特点，成为便携式电源和动力电池的首选。锂离子电池因其自身的优势特点，可以满足大多数化学电源对能量密度、循环寿命、工作电压等方面的需要，并且其无污染符合节能环保概念，已广泛应用于各个领域。然而，锂离子电池在某些特殊环境中应用仍然面临一些问题，如低温下电池容量发挥受限，循环寿命缩短，不利于拓宽锂离子电池应用市场。解决锂离子电池在低温条件下电池容量衰减问题，是目前的研究热点。低温条件下，电池容量衰减主要是因为低温条件下锂离子在电解液中传输缓慢造成的。锂离子传输缓慢是因为低温条件下电解液电导率低、电解液与正负极界面阻抗大，锂离子在正负极材料中迁移速度缓慢，电荷转移阻抗较大。改变电解液组成是解决这一问题的主要途径。
2、目前的主要解决方案是更换有机溶剂使电解液获得更低的共熔点，增强负极界面膜(sei)的稳定性，在低温条件下获得较低的界面电阻。
3、现有技术cn103078141a中公开了一种锂离子二次电池电解液，包含溶剂和锂盐，还包含成膜添加剂，所述溶剂包括第一溶剂和第二溶剂，第一溶剂由线性羧酸酯和碳酸乙烯酯组成，第二溶剂选自碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯碳酸丙烯酯中的一种或几种，成膜添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1，3-丙烷磺内酯、丁二
4、cn115642306a公开了一种锂离子电池低温电解液，其包含5-30％的双三氟甲磺酰亚胺锂，电解液溶剂及0.1-10％的添加剂；电解液溶剂包含乙腈和1，1，2，2-四氟-1-(三氟甲氧基)乙烷，乙腈和1，1，2，2-四氟-1-(三氟甲氧基)乙烷在锂离子电池低温电解液中的重量百分比分别为5-40％和40-90％。该技术该方案通过乙腈和1，1，2，2-四氟-1-(三氟甲氧基)乙烷作为溶剂改善溶剂体系熔点，利用双三氟甲磺酰亚胺锂作为电解液锂盐提高电解液的离子电导率，但是双三氟甲磺酰亚胺锂在高于3.7v电压下可能会腐蚀集流体，限制了电解液的使用条件，另外乙腈毒性较强，1，1，2，2-四氟-1-(三氟甲氧基)乙烷价格较贵，不利于电解液的实际应用。
5、因此，锂离子电池需要设计一款既可以构建强大固体电解质界面改善低温性能又可以满足正常实际应用的低温电解液。
技术实现思路
1、基于上述技术问题，本专利技术提供了一种锂离子电池低温电解液及锂离子电池，所述低温电解液应用于锂离子电池后，能够解决现有技术中低温条件下锂离子电池循环性能衰减，容量保持率降低的问题，并可以构建强大固体电解质界面。
2、本专利技术提出的一种锂离子电池低温电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂和成膜添加剂；
3、所述成膜添加剂包括结构式i所示的含氟苯异氰酸酯添加剂：
4、
5、r为卤素或c1-6的烷基或取代烷基。
6、本专利技术中，成膜添加剂包括结构式i所示的含氟苯异氰酸酯添加剂，一方面，其所含有的异氰酸酯可以降低电解液中痕量水，缓解电解液的劣化；另一方面，异氰酸酯和邻位的氟取代基都具有较强的亲核作用，二者协同改善锂离子溶剂化结构，降低迁移位阻，有利于低温条件下锂离子的迁移；再一方面，其可以在负极表面形成富含f、n元素的sei膜，该sei膜具有较高的导电性和稳定性，最终改善所得电解液应用于锂离子电池的电化学性能和低温循环稳定性能。
7、优选地，所述成膜添加剂还包括有机酯添加剂和锂盐添加剂；
8、优选地，所述有机酯添加剂为氟代碳酸乙烯脂(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、硫酸乙烯酯(dtd)、甲烷二磺酸亚甲酯(mmds)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(tmsb)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(tmsp)、二乙基亚硫酸酯(des)或二甲基亚硫酸酯(dms)中的至少一种；所述锂盐添加剂为双氟草酸硼酸锂(liodfb)、双草酸硼酸锂(libob)或双氟磷酸锂(lipo2f2)中的至少一种。
9、本专利技术中，有机酯添加剂和锂盐添加剂可以进一步提升所形成sei膜的韧性和稳定性。
10、优选地，以所述低温电解液总量计，所述成膜添加剂的质量百分含量为0.5-10wt％；
11、优选地，所述有机酯添加剂、锂盐添加剂和结构式i所示的含氟苯异氰酸酯添加剂的质量比为1:0.3-0.6:0.05-0.2。
12、优选地，所述有机溶剂包括碳酸酯溶剂和结构式ii所示的羧酸酯溶剂；
13、
14、r1为卤素取代基；r2为c1-6的烷基或取代烷基、三氟甲基或苯基中的至少一种。
15、本专利技术中，有机溶剂包括碳酸酯溶剂和结构式ii所示的羧酸酯溶剂，结构式ii所示的羧酸酯溶剂具有较低的熔点，且所含有的卤素取代基具有较高的介电常数，因此其和碳酸酯溶剂复配使用后，一方面可以降低电解液整体熔点，另一方面可以提高电解液的高电压氧化稳定性，同时与锂离子形成配位后，脱溶剂化能较低，利于低温脱溶剂化。
16、优选地，所述碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、碳酸甲乙脂(emc)、碳酸二甲酯(dmc)或碳酸二乙酯(dec)中的至少一种。
17、优选地，以所述低温电解液总量计，所述有机溶剂的质量百分含量为75-90wt％；
18、优选地，所述碳酸酯溶剂的质量百分含量为65-70wt％，结构式ii所示的羧酸酯溶剂的质量百分含量为10-20％。
19、本专利技术中，以该质量百分含量含有碳酸酯溶剂和结构式ii所示的羧酸酯溶剂后，可以在锂离子电池负极形成稳定的保护覆膜且确保电解液的电导率。
20、优选地，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂(lipf6)、四氟硼酸锂(libf4)、双氟磺酰亚胺锂(lifsi)、双三氟磺酰亚胺锂(litfsi)、高氯酸锂(liclo4)、双氟草酸硼酸锂(liodfb)、双草酸硼酸锂(libob)或双氟磷酸锂(lipo2f2)中的至少一种；
21、优选地，以所述低温电解液总量计，所述电解质锂盐的质量百分含量为5-20wt％。
22、本专利技术中，当锂盐选择为lifsi和lipf6复配时，fsi-由于具有较大的阴离子半径，因此在电子离域效应下，锂离子更易解本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种锂离子电池低温电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂和成膜添加剂；其特征在于，所述成膜添加剂包括结构式I所示的含氟苯异氰酸酯添加剂：
2.根据权利要求1所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，所述成膜添加剂还包括有机酯添加剂和锂盐添加剂；
3.根据权利要求2所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，以所述低温电解液总量计，所述成膜添加剂的质量百分含量为0.5-10wt％；
4.根据权利要求1-3任一项所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸酯溶剂和结构式II所示的羧酸酯溶剂；
5.根据权利要求1-4任一项所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，所述碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙脂、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的至少一种。
6.根据权利要求1-5任一项所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，以所述低温电解液总量计，所述有机溶剂的质量百分含量为75-90wt％；
7.根据权利要求1-6任一项所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟磺酰
8.根据权利要求1-7任一项所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，所述成膜添加剂还包括结构式III所示的含硅磺酰胺添加剂：
9.一种权利要求1-8任一项所述低温电解液的制备方法，其特征在于，包括：将所述电解质锂盐、有机溶剂和成膜添加剂在2-10℃下搅拌混合均匀，即得到所述低温电解液。
10.一种包括权利要求1-8任一项所述低温电解液的锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种锂离子电池低温电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂和成膜添加剂；其特征在于，所述成膜添加剂包括结构式i所示的含氟苯异氰酸酯添加剂：
2.根据权利要求1所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，所述成膜添加剂还包括有机酯添加剂和锂盐添加剂；
3.根据权利要求2所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，以所述低温电解液总量计，所述成膜添加剂的质量百分含量为0.5-10wt％；
4.根据权利要求1-3任一项所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括碳酸酯溶剂和结构式ii所示的羧酸酯溶剂；
5.根据权利要求1-4任一项所述锂离子电池低温电解液，其特征在于，所述碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙脂、碳酸二甲酯或碳酸二乙酯中的至少一种。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：张群斌，廖帅玲，温雄，常善伟，王鼎明，
申请(专利权)人：合肥乾锐科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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