CN105552440A - 一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液 - Google Patents

一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液 Download PDF

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Abstract

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其由非水性有机溶剂、锂盐及添加剂组成，非水性有机溶剂包括羧酸酯、卤代碳酸酯、芳香烃及其卤代芳烃中的至少一种，添加剂包括锂盐添加剂、氟代碳酸酯、氟代醚、磷腈及其衍生物中的至少一种。与现有技术相比，本发明采用的溶剂和添加剂的联合使用以产生协同作用，使电解液在低温、快速充放电环境下负极界面良好，几乎不析锂，从而能够同时满足低温充放电、快速充放和负极极片高压实密度的要求，同时降低电池充电析锂所产生的安全隐患。

Description

一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液
技术领域
本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液。
背景技术
锂离子电池由于工作电压高、能量密度高、循环寿命长、对环境友好等特点，广泛应用于3C数码产品、电动汽车、军事航天等领域。随着人们生活水平的提高，对锂离子电池的工作环境、能量密度、快速充放电提出了更高的要求。
锂离子电池在低温环境下其放电能力衰减较快，并且低温环境充电负极界面容易析锂，从而造成对电池不可逆的损坏，情况严重时更可能由于电池析锂产生安全隐患。而提升电池能量密度的一种方式是提高电池极片的压实密度，但压实密度的提高意味着材料的传质导电速度降低，阻抗增大，导致电池在使用过程中极片容易存在析锂、黑斑等现象。另一方面，锂电池快速充电的过程中由于正极在单位时间里脱出更多的锂离子进入负极，在大电流的驱动下往往由于负极传质阻抗的原因使得锂离子无法完全嵌入负极内部，从而停留在极片外部造成析锂、堵塞锂离子传输通道，久而久之电池变厚、变形，极易造成安全风险。
因此，电池在反复使用过程中负极极片界面的好坏对电池的特殊功能、使用寿命、安全性方面有较大影响，亟需开发出可改善负极极片界面的电解液以满足电池对低温充放电、快速充放电、高压实密度体系下的综合电性能的需求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，该电解液通过对极片界面的改善，能够同时满足电池对低温充放电、快速充放电、高压实密度体系下的综合电性能要求。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
提供一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，由非水性有机溶剂、锂盐及添加剂组成，所述非水性有机溶剂包括羧酸酯、卤代碳酸酯、芳香烃及其卤代芳烃中的至少一种，所述卤代碳酸酯和所述卤代芳烃中的卤素取代物为F、Cl、Br中的至少一种；该类型溶剂具有较好浸润性，较低黏度和较宽液程的优点；
所述添加剂包括锂盐添加剂、氟代碳酸酯、氟代醚、磷腈及其衍生物中的至少一种，该类型添加剂具有常温和低温阻抗均较低的优点。
以上非水性有机溶剂和添加剂均具有较高的蒸汽压(温度25℃、蒸汽压>2Kpa，温度45℃、蒸汽压>8Kpa，80℃时、蒸汽压>25Kpa)，该类具有较高蒸汽压的化合物均不会明显参与到负极SEI膜的形成，从而降低因该类型化合物的加入形成SEI膜而增加锂离子在SEI膜中的阻抗，从而提供良好的动力学环境和平衡电池各方面性能。
优选的，所述非水性有机溶剂占锂离子电池电解液总质量的70-88％。
优选的，所述添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1-15％。
优选的，所述羧酸酯包括丁酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯中的至少一种。这是因为羧酸酯中乙酸乙酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯等含有甲基的羧酸酯往往与石墨的兼容性较差，虽能一定程度改善界面，但电池的循环性能、高温性能往往受到负面影响，即便采用特殊成膜添加剂对其性能的改善也难以满足电池的长寿命循环性能，更无法满足电池快充性能的要求。
优选的，所述芳烃包括苯、甲苯、二甲苯中的至少一种；所述卤代芳烃中的卤素取代是单取代或非对称多取代。
更优选的，所述卤代芳烃包括单氟苯、1,3,5-三氟苯、二氟苯、三氟甲苯、2-氟甲苯、2,4-二氯三氟甲苯中的至少一种。本发明所选用的芳烃及其卤代芳烃，由于引入大的共轭体系更加利于电子的传输，从而提高电池的动力学性能。卤代芳烃中更为优选的是以单取代、非对称多取代的卤代芳烃效果最佳。这是因为，单取代或非对称多取代的卤代芳烃产生一定极化，与电解液相容性增强，而分子内对称取代的卤代芳烃往往熔点较高，不利于提供较好的电化学环境。
申请人还通过对上述电解液的系统研究发现，在使用本发明添加剂体系前提下，非水性有机溶剂中选择羧酸酯、卤代芳烃中的氟苯化合物替代现有技术中常规的碳酸酯溶剂，对电池极片的改善具有较好的作用。一方面，羧酸酯和氟苯化合物具有较宽的液程、不参与负极SEI膜的形成，另一方面羧酸酯和氟苯化合物本身的介电常数相对一般的碳酸酯溶剂更高且黏度更低，对电池的动力学性能更优异。
优选的，所述氟代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、4-三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、双氟碳酸丙烯酯、三氟代乙酸乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、三氟丙酸甲酯、3,3,3-三氟代乙酸乙酯、2-(三氟甲基)苯甲酸甲酯、4,4,4-三氟丁酸乙酯、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基丙烯酸酯中的至少一种；
优选的，所述氟代醚包括氟甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基乙基醚、2,6-二氟苯甲醚、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚、四氟甲基丁基醚、1,1,3,3,3-五氟-2-三氟甲基丙基甲基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-4-甲基苯基醚中的至少一种。
更优选的，本发明使用的氟代醚化合物以链状非芳烃取代、以及末端为多取代的氟代醚尤佳，原因是由于芳烃的引入往往会增高熔点，而末端多取代可以提高与电池负极的兼容性，从而防止电池性能恶化。
优选的，所述磷腈及其衍生物包括：六氯环三磷腈、六氟环三磷腈、苯氧基环磷腈、甲氧基(五氟)环三磷腈、乙氧基(五氟)环三磷腈、2,2,4,4-四乙氧基-6,6-二羟乙氧基环三磷腈、六(甲基丙烯酸羟乙酯)环三磷腈、六甲氧基环三磷腈、六丙氧基环三磷腈、三甲基硅氧环磷腈、2,4-二乙氧基-2,4,6-四氟-1,3,5,2l5,4l5,615-环三磷腈、2,2,4,4,5-五氟-6-苯氧基-1,3,5,2l5,4l5,6l5-环三磷腈中的至少一种。
优选的，所述锂盐添加剂包括：六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种；所述锂盐添加剂占锂离子电池电解液总质量的10-14％。更为优选的是二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂，其成膜电位较高，成膜内阻较小，有利于电池性能的改善。
本发明上述采用的有机溶剂和添加剂需联合使用才能产生协同效应，任何一方的缺失都容易造成电池极片外观易受到破坏或无法同时满足电池对低温充放电、快速充放电和高压实密度体系下的综合电性能的要求。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液具有以下优点：
(1)本发明的电解液选择的非水性有机溶剂或添加剂中均包含有一类具有较高蒸汽压(温度25℃、蒸汽压>2Kpa，温度45℃、蒸汽压>8Kpa，80℃时、蒸汽压>25Kpa)的化合物)，该类化合物添加至电解液中均不会明显参与到负极SEI膜的形成，从而降低因该类添加剂或有机溶剂的加入形成SEI膜而增加锂离子在SEI膜中的阻抗，进而提供良好的动力学环境和平衡电池各方面性能；
(2)本发明使用的非水性有机溶剂包括羧酸酯、卤代碳酸酯、芳香烃及其卤代芳烃中的至少一种，其具有较好的浸润性、较低的黏度和较宽的液程，能保证电池在低的温度下正常工作；本发明使用的添加剂包括锂盐添加剂、氟代碳酸酯、氟代醚、磷腈及其衍生物中的至少一种，其在常温下阻抗较低，在低温环境下阻抗变化较小；
通过本发明的有机溶剂和添加剂的联合使用所产生的协同作用，使得电解液在低温、快速充放电环境下的负极界面良好，避免及减少发生充电析锂的现象，从而能够同时满足低温充放电、快速充放电、负极极片高压实密度(负极极片压实密度达到1.55g/cm3以上)的电池体系的需求，并且降低电池析锂而产生的安全隐患。本发明采用的有机溶剂和添加剂需要同时使用，任何一方的缺失都容易造成电池极片外观易受到破坏或无法同时满足电池对低温充放电、快速充放电、高压实密度体系下的综合电性能的需求。
附图说明
图1是常规溶剂、添加剂以及本发明的溶剂、添加剂的蒸汽压曲线图。
图2是对比例1至3和实施例1至12的电池在0℃、0.2C/0.2C循环5周满电负极界面的拍摄图。
图3是对比例2、3和实施例3、6的电池在0℃、0.2C/0.2C循环5周库伦效率图。
图4是对比例3及实施例1和10的锂离子电池电解液的快速充电循环性能曲线图。
具体实施方式
结合以下实施例及附图对本发明作进一步说明。
对比例1：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯以50:25:25质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为1.0％的碳酸亚乙烯酯，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到对比例1的锂离子电池电解液。
对比例2：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯以50:25:25质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为1.0％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到对比例2的锂离子电池电解液。
对比例3：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、丙酸乙酯以35:25:25:15质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为1.0％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，5％的氟代碳酸乙烯酯。再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到对比例3的锂离子电池电解液。
实施例1：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、丙酸乙酯以35:25:25:15质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，5％的氟代碳酸乙烯酯，1％的双二氟草酸硼酸锂，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例1的锂离子电池电解液。
实施例2：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、氟苯以35:25:25:10:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，5％的氟代碳酸乙烯酯，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例2的锂离子电池电解液。
实施例3：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、丙酸乙酯、氟苯以35:25:25:10:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，5％的氟代碳酸乙烯酯，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例3的锂离子电池电解液。
实施例4：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯以35:25:25:15质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，5％的氟代碳酸乙烯酯，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例4的锂离子电池电解液。
实施例5：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟苯以45:25:25:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，5％的氟代碳酸乙烯酯，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例5的锂离子电池电解液。
实施例6：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟苯以45:25:25:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，3％的氟代碳酸乙烯酯，3％的五氟磷腈(苯氧基五氟环三磷腈)，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例7的锂离子电池电解液。
实施例7：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟苯以45:25:25:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，3％的氟代碳酸乙烯酯，3％的1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例6的锂离子电池电解液。
实施例8：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟苯以45:25:25:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，3％的氟代碳酸乙烯酯，1％的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例8的锂离子电池电解液。
实施例9：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、氟苯以35:25:25:10:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，5％的氟代碳酸乙烯酯，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例9的锂离子电池电解液。
实施例10：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟苯以45:25:25:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，3％的氟代碳酸乙烯酯，3％的五氟磷腈(苯氧基五氟环三磷腈)，3％的1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚，0.5％的双二氟草酸硼酸锂，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例10的锂离子电池电解液。
实施例11：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟苯以45:25:25:5质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，3％的氟代碳酸乙烯酯，3％的五氟磷腈(苯氧基五氟环三磷腈)，1％的双三氟甲烷磺酰亚胺锂，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例11的锂离子电池电解液。
实施例12：
在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、丙酸乙酯以45:25:25:15质量比混合均匀，在混合溶液中加入质量分数为0.2％的碳酸亚乙烯酯，2％的1,3-丙烷磺酸内酯，1％的丁二腈，3％的氟代碳酸乙烯酯，1％的双二氟草酸硼酸锂，再缓慢加入质量分数为13.0％的LiPF6，搅拌至其完全溶解，得到实施例12的锂离子电池电解液。
将上述对比例1-3和实施例1-12制备的锂离子电池电解液，分别注入正极活性物为钴酸锂LiCoO2，负极活性物为LA-1的软包锂离子电池中，注液后的电池经封装、搁置、化成、老化、二次封装、分容等工步，得到待测试锂离子电池。
电池内阻测试：对比例1-3和实施例1-12所得锂离子电池，分别在常温25℃和低温-10℃(放置4H后立即测试内阻)环境下，用万用表测试电芯在1000Hz频率下的内阻，测试结果如表1所示：
表1.对比例1-3和实施例1-5的锂离子电池电解液所制备的电池在常温25℃、低温-10℃条件下的内阻测试数据
从表1中数据看出常温环境下各组电池内阻基本相当，但低温-10℃时，实施例1-12的电池内阻整体比对比例1-3电池内阻小2-5mΩ。
低温0.2C/0.2C循环实验：对比例1-3和实施例1-12所得电池在0℃环境中放置5H后，以0.2C充电至4.35V限制电压后改为恒压充电，至充电电流≤截止电流，静置5min，然后0.2C放电至截止电压3.0V，静置5min，按上述工步进行充放电实验共5次，然后将电池以0.2C满电，满电后的电池在手套箱中进行解剖，拍照记录负极界面情况，结果如图2所示。
常温2C/1C循环实验：对比例1-3和实施例1-12的锂离子电池电解液所制得的电池以2.0C充电至4.35V限制电压后改为恒压充电，至充电电流≤截止电流，静置5min，然后1.0C放电至截止电压3.0V，静置5min，按上述工步进行充放电实验，结果如图4所示。
溶剂、添加剂的蒸汽压测试：本实验选择常规的几种溶剂、添加剂以及实施例1-12中具有代表性的溶剂、添加剂进行蒸汽压测试以说明本发明所使用溶剂、添加剂的特点。表2列出了上述溶剂或添加剂在温度为25℃、45℃、65℃和80℃下的蒸汽压数据：
表2.本发明涉及的溶剂和添加剂在不同温度下的蒸汽压(Kpa)数据
蒸汽压测试采用蒸汽压测试仪进行，测试温度段为25℃-120℃，测试间隔为5-10℃，升温速率为1℃/min，结果如图1所示。
结论：
图1为常规溶剂DEC、PC、MPC，常规添加剂VC及本发明所使用的部分溶剂EP、DMC、EMC、添加剂D2、FPN的蒸汽压曲线，从图1中可以看出本发明使用的溶剂和添加剂在相同温度下具有更高的蒸汽压，表2也列出了上述溶剂或添加剂在温度为25℃、45℃、65℃和80℃下的蒸汽压数据，为了界定本发明涉及的溶剂或添加剂具有较高蒸汽压的定义，在此通过实验经验规定较高蒸汽压的含义为：温度25℃、蒸汽压>2.0Kpa，温度45℃、蒸汽压>8Kpa，80℃时、蒸汽压>25Kpa。蒸汽压可以定性的表征电解液溶剂、添加剂组分在电池体系的扩散情况，蒸汽压越大表明该物质在电池体系中浸润性及扩散能力更好，利于改善电池界面。
图2为对比例1-3和实施例1-12的锂离子电池电解液所制得的电池(负极压实密度为1.65g/cm3)0℃，0.2C/0.2C循环5周满电负极界面的拍摄照片，从照片中可以看出对比例1-3在0.2C/0.2C循环5周过程中负极发生明显析锂过程，而实施例1-12号负极界面良好，总体负极表面几乎不发生析锂，能够满足电池在低温环境、高压实密度条件下充放电的需求。
图3为对比例2、3和实施例3、6的锂离子电池电解液所制得的电池(负极压实密度为1.65g/cm3)在0℃、0.2C/0.2C循环5周库伦效率图，图3中可以看出在低温环境下实施例3、6的电解液制作的电池的库伦效率在98.5％以上，而对比例2、3的电解液制作的电池的库伦效率低于96.7％，库伦效率越高说明锂离子在脱嵌锂过程中可以正常来回迁移，库伦效率下降是因为锂离子从正极脱锂锂后，一部分锂离子沉积到负极表面析出，电池放电时无法再次回到正极，从而导致负极界面恶化，锂离子无法正常进行迁移。由此证明，本发明所使用的溶剂、添加剂在低温环境中具有相对低的电化学阻抗，使用本发明的锂离子电池电解液，锂离子在电池体系中更加容易进行脱嵌。
如表1所示，我们进一步测试了对比例1-3和实施例1-12的电解液制作的电池在常温25℃和-10℃条件下电池的内阻情况，从表中数据看出常温环境下各组电池内阻基本相当，但低温-10℃时，实施例1-12的电池内阻整体比对比例1-3电池内阻小2-5mΩ。
图4是对比例3及实施例1和10的锂离子电池电解液的快速充电循环性能曲线图，为了进一步研究本发明的锂离子电池电解液在高压实密度(负极压实密度为1.65g/cm3)、快充体系的电池性能，我们选择对比例3以及实施例1和实施例10的电池分别在常温下进行了2C/1C循环性能测试，结果从图4中可以看出，各组电池在循环的前20周内容量保持率均有大幅度的下降，但对比例3的容量保持率下降较快，这是由于电池在大电流充电过程中，单位时间内正极脱出大量的锂离子进入电池体系，由于电池体系传质阻抗等原因一部分锂无法进入负极，电池放电过程中这一部分锂又无法正常回到正极，久而久之在负极表面析出大量的锂，从而阻塞锂离子传输通道，导致电池循环性能持续恶化。后期充放电过程中实施例1、实施例10的电池在循环至190周左右容量保持率在92％以上，而对比例3的电池容量保持率下降至80％以下。从而说明本发明的锂离子电池电解液具有更好的动力学性能，能够更好地满足电池在高压实密度、快充体系中的应用。
综上，本发明采用的有机溶剂和添加剂需要同时使用才能产生协同作用，任何一方的缺失都容易造成电池极片外观易受到破坏或无法同时满足电池在低温、高压实密度、高电压体系下的综合电性能要求。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，由非水性有机溶剂、锂盐及添加剂组成，其特征在于：所述非水性有机溶剂包括羧酸酯、卤代碳酸酯、芳香烃及其卤代芳烃中的至少一种，所述卤代碳酸酯和所述卤代芳烃中的卤素取代物为F、Cl、Br中的至少一种；所述添加剂包括锂盐添加剂、氟代碳酸酯、氟代醚、磷腈及其衍生物中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述非水性有机溶剂占锂离子电池电解液总质量的70-88％。
3.根据权利要求1所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1-15％。
4.根据权利要求1所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述羧酸酯包括丁酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述芳烃包括苯、甲苯、二甲苯中的至少一种；所述卤代芳烃中的卤素取代是单取代或非对称多取代。
6.根据权利要求5所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述卤代芳烃包括单氟苯、1,3,5-三氟苯、二氟苯、三氟甲苯、2-氟甲苯、2,4-二氯三氟甲苯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述氟代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、4-三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、双氟碳酸丙烯酯、三氟代乙酸乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、三氟丙酸甲酯、3,3,3-三氟代乙酸乙酯、2-(三氟甲基)苯甲酸甲酯、4,4,4-三氟丁酸乙酯、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基丙烯酸酯中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述氟代醚包括氟甲基-1,1,1,3,3,3-六氟异丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基乙基醚、2,6-二氟苯甲醚、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚、四氟甲基丁基醚、1,1,3,3,3-五氟-2-三氟甲基丙基甲基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-4-甲基苯基醚中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述磷腈及其衍生物包括：六氯环三磷腈、六氟环三磷腈、苯氧基环磷腈、甲氧基(五氟)环三磷腈、乙氧基(五氟)环三磷腈、2,2,4,4-四乙氧基-6,6-二羟乙氧基环三磷腈、六(甲基丙烯酸羟乙酯)环三磷腈、六甲氧基环三磷腈、六丙氧基环三磷腈、三甲基硅氧环磷腈、2,4-二乙氧基-2,4,6-四氟-1,3,5,2l5,4l5,615-环三磷腈、2,2,4,4,5-五氟-6-苯氧基-1,3,5,2l5,4l5,6l5-环三磷腈中的至少一种。
10.根据权利要求1所述的改善锂电池极片界面的锂离子电池电解液，其特征在于：所述锂盐添加剂包括：六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂中的至少一种；所述锂盐添加剂占锂离子电池电解液总质量的10-14％。
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