CN109119690A - 一种抗低温锂电池 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上设有纳米正极材料制成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，其中，所述SEI成膜剂占电解液总质量的2.5‑5％，所述稳定性添加剂占电解液总质量的0.002‑1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的5‑8％，本发明通过减小锂电池在低温环境时的迁移阻抗，降低低温环境下锂电池的成膜阻抗，提高了锂离子嵌入速度，显著降低了锂电池在‑20至‑40摄氏度时的内阻，改善了锂电池低温充电的析锂问题，提高了锂电池低温放电和充电性能，应用领域广泛。

Description

一种抗低温锂电池
技术领域
本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种抗低温锂电池。
背景技术
目前，锂离子电池由于具有能量密度高、寿命长、自放电低、无记忆效应等特点，被广泛应用各个领域，可充电的二次锂离子电池已成为克服能源危机、资源短缺、环境污染等问题的重要可再生能源，但是，工作温度范围成为制约锂离子电池发展的重要因素，锂离子电池的应用范围也受到了一些条件的限制，如在温度为-20至-40摄氏度温度范围内，由于锂电池材料的限制，不仅锂离子迁移阻抗增大，电解液在锂电池负极形成的SEI膜阻抗大，锂离子嵌入速度低，而且其电解液粘度增大，电解液的渗透性变差，从而严重影响了锂电池的电导率和离子扩散速率，使锂电池内阻增大，从而导致锂电池在低温下充、放电容量小，锂电池低温性能差。
传统解决锂电池低温问题方法主要集中于通过制备纳米级颗粒，增大比表面积，表面包覆改性等手段进行改进，在一定程度上改善了磷酸铁锂电池的低温性能，但未能完全解决磷酸铁锂锂离子电池的低温性能问题，其使用温度仍很难突破-20℃，大大限制了锂电池的应用范围。
发明内容
本发明的主要目的是开发出一种抗低温锂电池，解决了普通锂电池在-20至-40摄氏度时充电、放电性能差的问题，进一步扩大锂电池的应用领域。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，其特征在于，所述正极极片上设有纳米正极材料制成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和/或具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物中的至少一种，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯中至少两种组合的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯中的至少一种，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3-12％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的2.5-5％、稳定性添加剂占电解液总质量的0.002-1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的5-8％。
优选地，所述具有2～3个腈基官能团的腈类化合物为己二腈、丁二腈、二甲基戊二腈、1，3，6-己烷三腈、庚二腈中的至少一种。
优选地，所述富马酸酯类化合物为富马酸二甲酯、富马酸甲丙酯、双(3-三甲氧基硅丙基)富马酸酯中的至少一种。
优选地，所述电解液中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的10％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％，所述稳定性添加剂占电解液总质量的0.8％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的6％。
优选地，所述溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲丙酯中的至少两种组合的混合物，所述溶剂占电解液总质量的60％～80％。
优选地，所述纳米正极材料包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂钴镍氧化物、锂锰氧化物、镍钴锰锂氧化物或锂铁磷酸盐中的至少一种。
优选地，所述负极极片上设有由改性石墨制成的负极集流体。
优选地，所述电解液包括电解液溶质，所述电解液溶质包括六氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种。
优选地，所述电解液还包括电解溶剂液添加剂，所述电解液溶剂添加剂包括碳酸甲乙酯、丁酸乙酯、二甲基碳酸酯、丙烯酸乙酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
优选地，所述正极极片和所述负极极片之间设有隔离膜，所述隔膜为聚丙烯PP/聚乙烯/PE/聚丙烯PP三层复合隔膜。
本发明的有益效果在于，本发明的低温锂电池：在-20℃条件下以1C电流充电，充电容量可达到额定容量的75％，极化电压≤150mV；在-40℃条件下以1C电流充电，充电容量可达到额定容量的55％，极化电压≤300mV；在-20℃条件下以1C电流放电，放电容量可达到额定容量的80％，在-40℃条件下以1C电流放电，放电容量可达到额定容量的65％。而普通的锂离子电池：在-20℃条件下以1C电流充电，充电容量仅为额定容量的55％，极化电压达到300mV以上；在-40℃条件下以1C电流充电，充电容量仅达到额定容量的20％，极化电压达到550mV以上；普通的锂离子电池在-20℃条件下以1C电流放电，放电容量仅达到额定容量的60％，在-40℃条件下以1C电流放电，放电容量仅达到额定容量的30％。
附图说明
图1为本发明锂电池在-20至-40摄氏度时的温度-充电容量曲线图；
图2为本发明锂电池在-20至-40摄氏度时的温度-放电容量曲线图。
具体实施方式
为便于更好地理解本发明，通过以下实施例加以说明，这些实施例属于本发明的保护范围，但不限制本发明的保护范围。
本发明提出一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，其特征在于，所述正极极片上设有纳米正极材料制成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和/或具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物中的至少一种，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯中至少两种组合的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯中的至少一种，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3-12％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的2.5-5％、稳定性添加剂占电解液总质量的0.002-1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的5-8％。
通过在电解液中添加一定比例的抗低温添加剂，可以和金属离子发生络合作用，降低电解液分解，抑制金属离子溶出，保护正极，提升了电池性能；通过加入一定比例的SEI成膜剂，改善了锂离子电池负极固体相界面膜(SEI膜)的结构，在负极形成优良的SEI，降低SEI低温电阻，改善了锂电池低温环境下的充电、放电性能；通过加入一定比例的稳定性添加剂，提高了电池低温时整体的使用寿命；通过加入一定比例的低阻抗添加剂，提高了低温时电解液与负极的兼容程度，降低电池低温循环过程中的阻抗，同时，抗低温添加剂和SEI成膜剂存在协同效应，进一步降低低温下电池的内阻，保证了锂电池在-20至-40摄氏度下的充电放电性能。
实施例1
作为一种可选的方案，所述抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上设有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，只是所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂约占电解液总质量的3-4％，所述SEI成膜剂约占电解液总质量的3-3.5％、稳定性添加剂约占电解液总质量的0.005-0.05％，所述低阻抗添加剂约占电解液总质量的5-6％。
图1为实施例1中的锂电池在在-20至-40摄氏度时的温度-充电容量曲线图；
其中，1为本发明锂电池在-20至-40摄氏度时的温度-充电容量曲线图，2为普通锂电池在-20至-40摄氏度时的温度-充电容量曲线图。
图2为实施例1中的锂电池在在-20至-40摄氏度时的温度-放电容量曲线图；
其中，3为本发明锂电池在-20至-40摄氏度时的温度-充电容量曲线图，4为普通锂电池在-20至-40摄氏度时的温度-充电容量曲线图。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的78％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的85％，在-40℃条件下充电容量可达到额定容量的58％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的70％。
可以明显看出，本发明锂电池在低温-20至-40摄氏度的环境中，本发明锂电池的放电性能和充电性能明显高于普通锂电池。
实施例2
作为一种替代方案，所述抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上设有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，其中，所述SEI成膜剂为三氰基亚磷酸酯化合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为硫酸亚乙酯，所述抗低温添加剂占电解液总质量的10％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％，所述稳定性添加剂占电解液总质量的0.8％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的6％。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的76％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的85％，在-40℃条件下充电容量可达到额定容量的58％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的70％。
实施例3
作为一种替代方案，所述抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上设有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，只是所述所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的2.5、稳定性添加剂占电解液总质量的0.07％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的7％。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的75％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的80％，在-40℃条件下充电容量可达到额定容量的55％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的65％。
实施例4
作为一种替代方案，所述抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上设有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，其中，所述SEI成膜剂为富马酸酯类化合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的12％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的5％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的8％。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的75％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的81％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的56％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的67％。
实施例5
作为一种替代方案，所述抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上设有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，其中，所述SEI成膜剂为三氰基亚磷酸酯化合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为硫酸亚乙酯，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的6％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的0.4％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的6％。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的77％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的82％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的56％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的67％。
实施例6
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的5％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的8％；其中，所述具有2～3个腈基官能团的腈类化合物选用为己二腈、丁二腈、二甲基戊二腈、1，3，6-己烷三腈的混合物,可以进一步改善锂电池低温放电性能。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的77％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的82％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的56％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的68％。
实施例7
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的5％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的8％；其中，所述具有2～3个腈基官能团的腈类化合物为己二腈、二甲基戊二腈、1，3，6-己烷三腈的混合物。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的77％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的82％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的57％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的66％。
实施例8
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的5％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的8％；所述具有2～3个腈基官能团的腈类化合物为己二腈。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的77％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的83％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的56％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的68％。
实施例9
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的5％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.0％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的10％；所述富马酸酯类化合物为富马酸二甲酯、富马酸甲丙酯、双(3-三甲氧基硅丙基)富马酸酯的混合物，可以进一步改善锂电池低温放电性能。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的77％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的82％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的56％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的68％。
实施例10
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的5％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.0％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的10％；所述富马酸酯类化合物为富马酸二甲酯、富马酸甲丙酯的混合物。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的75％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的81％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的56％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的66％。
实施例11
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的5％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.0％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的10％；所述富马酸酯类化合物为富马酸二甲酯。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的77％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的83％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的56％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的65％。
实施例12
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的6％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的0.8％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的6％；本申请通过各电解液按比例的配合使用时，使各成分协和作用，可在二次电池的正负极均生成稳定的钝化膜，显著改善电池的低温放电性能，在低温下充电时极化低、不会在负极表面形成析锂，显著改善电池的低温充电、放电性能。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的79％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的83％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的59％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的66％。
实施例13
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的5％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.0％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的5％；其中，所述溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯EC和碳酸甲丙酯的混合物，所述溶剂占电解液总质量的60％。
本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的76％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的83％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的55％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的69％。
实施例14
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物中的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的4％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.0％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的6％；其中，所述纳米正极材料为锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂钴镍氧化物、锂锰氧化物、镍钴锰锂氧化物或锂铁磷酸盐的混合物,所述负极极片上包括有负极活性物质为改性石墨形成的负极集流体。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的75％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的82％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的55％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的61％。
实施例15
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物中的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的5％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的4％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.0％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的6％；其中，所述纳米正极材料为锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂钴镍氧化物的混合物，所述负极极片上包括有负极活性物质为改性石墨形成的负极集流体。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的75％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的80％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的55％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的66％。
实施例16
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的5％；其中，所述纳米正极材料为锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂钴镍氧化物的混合物，所述负极极片上包括有负极活性物质为改性石墨形成的负极集流体。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的76％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的81％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的55％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的66％。
实施例17
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的12％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的5％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的5％，其中，所述电解液溶质为六氟磷酸锂。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的75％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的82％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的55％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的65％。
实施例18
作为一种替代方案，一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的2.0％、稳定性添加剂占电解液总质量的0.6％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的7％；其中，所述电解液溶质为六氟磷酸锂和四氟硼酸锂的混合物。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的75％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的81％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的55％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的66％。
实施例19
一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，所述正极极片上包括有纳米正极材料形成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物的混合物，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯的混合物，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的5％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％、稳定性添加剂占电解液总质量的1.0％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的6％，所述正极极片和所述负极极片之间设有隔离膜，所述隔膜为聚丙烯PP/聚乙烯/PE/聚丙烯PP三层复合隔膜。
在本实施例中，本发明的低温锂电池能在-20℃条件充电容量可达到额定容量的76％，在-20℃条件放电容量可达到额定容量的81％，在-40℃条件下以充电容量可达到额定容量的55％，在-40℃条件下放电容量可达到额定容量的67％。
最后说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第X实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料、方法步骤或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，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宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种抗低温锂电池，包括电解液、正极极片、负极极片，其特征在于，所述正极极片上设有纳米正极材料制成的正极集流体，所述电解液包括溶剂、电解质、抗低温添加剂、SEI成膜剂、稳定性添加剂、低阻抗添加剂，所述抗低温添加剂为氟代碳酸乙烯酯和/或具有2～3个腈基官能团的腈类化合物，所述SEI成膜剂为碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、三氰基亚磷酸酯化合物、富马酸酯类化合物中的至少一种，所述稳定性添加剂为六甲基二硅胺烷、七甲基二硅胺烷、亚磷酸三苯酯中至少两种组合的混合物，所述低阻抗添加剂为碳酸亚乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、硫酸亚乙酯中的至少一种，其中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的3-12％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的2.5-5％、稳定性添加剂占电解液总质量的0.002-1.2％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的5-8％。
2.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述具有2～3个腈基官能团的腈类化合物为己二腈、丁二腈、二甲基戊二腈、1，3，6-己烷三腈、庚二腈中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述富马酸酯类化合物为富马酸二甲酯、富马酸甲丙酯、双(3-三甲氧基硅丙基)富马酸酯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述电解液中，所述抗低温添加剂占电解液总质量的10％，所述SEI成膜剂占电解液总质量的3％，所述稳定性添加剂占电解液总质量的0.8％，所述低阻抗添加剂占电解液总质量的6％。
5.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯和碳酸甲丙酯中的至少两种组合的混合物，所述溶剂占电解液总质量的60％～80％。
6.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述纳米正极材料包括锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂钴镍氧化物、锂锰氧化物、镍钴锰锂氧化物或锂铁磷酸盐中的至少一种。
7.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述负极极片上设有由改性石墨制成的负极集流体。
8.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述电解液包括电解液溶质，所述电解液溶质包括六氟磷酸锂和四氟硼酸锂中的至少一种。
9.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述电解液还包括电解溶剂液添加剂，所述电解液溶剂添加剂包括碳酸甲乙酯、丁酸乙酯、二甲基碳酸酯、丙烯酸乙酯、碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
10.如权利要求1所述的一种抗低温锂电池，其特征在于，所述正极极片和所述负极极片之间设有隔离膜，所述隔膜为聚丙烯PP/聚乙烯/PE/聚丙烯PP三层复合隔膜。
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