CN113651839A - 一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂及其制备方法、电解液及电化学装置 - Google Patents

一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂及其制备方法、电解液及电化学装置 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂及其制备方法、包含该电解液添加剂的电解液及电化学装置。其中，所述电解液添加剂由以下结构式所示：

Description

一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂及其制备方法、 电解液及电化学装置
技术领域
本申请涉及锂电池领域，更具体地，涉及一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂及其制备方法、包含该电解液添加剂的电解液及电化学装置。
背景技术
锂电池是一种二次电池(可充电电池)，其主要依靠锂离子(Li+)在正极和负极之间移动来工作。在锂电池充电过程中，Li+从正极脱嵌，经由电解质嵌入负极，使得负极处于富锂状态，实现电能至化学能的转化，而放电过程则正好相反。
锂电池由于具有较高的工作电压、能量密度高、环境友好等优点，在3C消费电池、动力电池和储能电池等方面均有广泛的应用，例如，当前锂电池已然充分应用于手机等移动通讯设备、5G基站、二三轮电瓶车、船舶、乘用车、客车、大型储能电站等领域，并且在航空航天、国防军工等领域也有广阔的应用前景。然而，某些领域对锂电池的性能要求比较苛刻，如体现在高低温性能、循环性能和安全性能上，而电解液是决定这些性能的关键因素之一。因为，在锂电池中，电解液是唯一与正极、负极、隔膜都相接触的材料，其对电池的比容量、工作温度范围、循环效率及安全性能等都起着至关重要的作用。
目前商业化的锂电池大多采用石墨、中间相碳微球(MCMB)等碳材料或者氧化硅等硅材料作为电池负极，以LiCoO2、LiMn2O4、NCM、NCA、LiFePO4等材料作为电池正极，然后在正负极之间插入多孔聚乙烯PE、聚丙烯PP等材料制成的隔膜，最后灌注包含非水有机溶剂和电解质锂盐的混合溶液作为电解液来完成锂电池的制造。其中，商用电解液的电解质锂盐大部分采用六氟磷酸锂(LiPF6)，但是其在高温下不稳定，一般在达到60℃时就会开始分解，产生PF5等物质，这些物质会破坏负极SEI膜并影响正极活性材料，因此极大地制约了电池的高温性能。另外，在低温条件(如-20℃)下，锂电池放电能力下降，放电量甚至不到常温放电量的70％，也制约了锂电池低温下的性能发挥。
目前正在研究寻求采用其它锂盐来替代六氟磷酸锂，如四氟硼酸锂(LiBF4)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiF2PO2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)和二氟双草酸磷酸锂(LiODFP)等在锂电池中的推广应用已见诸报道，然而这些锂盐也并不能明显地同时提升锂电池的高低温性能。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本申请提供一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂及其制备方法、电解液及电化学装置，所述电解液添加剂能够相对提升包含其的锂电池在高温和低温下的放电容量保持率，以及在高温和低温下的循环容量保持率。
为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂，其由以下结构式所示：
Figure BDA0003142581140000021
第二方面，本申请提供了上述电解液添加剂的制备方法，其包括以下步骤：将摩尔比为1:(4.0～4.5)，优选为1:4.2的四氯硼酸锂(Li(BCl4))和三氟甲磺酸(HOSO2CF3)溶于二氯甲烷中，在0～10℃下搅拌反应6h～20h，然后将得到的混合液在35℃～50℃，优选40℃下旋蒸以除去二氯甲烷和副产物HCl等，得到所述电解液添加剂。
第三方面，本申请提供了一种锂电池电解液，其包含电解质锂盐、有机溶剂和根据上述第一方面所述的电解液添加剂或根据上述第一方面所述的制备方法制得的电解液添加剂。
结合第三方面，在一种可行的实施方式中，所述电解液添加剂在所述电解液中的浓度可以为0.2wt％～3.0wt％。
结合第三方面，在一种可行的实施方式中，所述电解质锂盐可以包括选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiF2PO2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)和二氟双草酸磷酸锂(LiODFP)中的至少一种。
结合第三方面，在一种可行的实施方式中，所述电解质锂盐在所述电解液中的浓度可以为0.8mol/L～1.2mol/L。
结合第三方面，在一种可行的实施方式中，所述有机溶剂可以包括选自碳酸酯、羧酸酯和氟代羧酸酯中的至少一种。
所述碳酸酯可以包括选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丁烯酯或碳酸甲丙酯中的至少一种。
所述羧酸酯可以包括选自甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、甲酸甲酯或丙酸乙酯中的至少一种。
所述氟代羧酸酯可以包括选自氟代甲酸乙酯、氟代乙酸乙酯、氟代乙酸丙酯、氟代乙酸丁酯、氟代丙酸乙酯、氟代丙酸丙酯、氟代丙酸丁酯、氟代丁酸乙酯或氟代甲酸甲酯中的至少一种。
结合第三方面，在一种可行的实施方式中，所述电解液还可以包括成膜添加剂，所述成膜添加剂可以包括选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺内酯(PS)、1,4-丁烷磺内酯(BS)或碳酸亚乙烯酯(VC)中的至少一种。
在一种可行的实施方式中，所述成膜添加剂在所述电解液中的浓度可以为0.2wt％～4.0wt％。
第四方面，本申请提供了一种电化学装置，包括：
正极，包括正极集流体及设置在正极集流体表面的正极活性材料层；
负极，包括负极集流体及设置在负极集流体表面的负极活性材料层；
隔膜，设置于所述正极和所述负极之间；以及
电解液，其可以为根据本申请第三方面所述的锂电池电解液。
其中，所述电化学装置可以为锂电池。
结合第四方面，在一种可行的实施方式中，所述正极活性材料层可以包括正极活性材料、粘结剂和导电剂。
所述正极活性材料可以包括选自钴酸锂(LiCoO2)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂中的至少一种。
结合第四方面，在一种可行的实施方式中，所述负极活性材料层可以包括负极活性材料、粘结剂和导电剂。
所述负极活性材料可以包括选自锂金属或锂金属合金化合物、碳材料、石墨材料、硅碳材料、硅材料或硅氧材料中的至少一种。
本申请还提供了一种电子装置，其包括根据本申请第四方面所述的电化学装置。
本申请提供的技术方案，相比于现有技术至少具有以下有益效果：
根据本申请的改善锂电池高低温性能的电解液添加剂能够相对提升包含其的锂电池在高温和低温下的放电容量保持率，以及在高温和低温下的循环容量保持率。与未添加上述添加剂的电解液相比，根据本申请的锂电池在高温(55℃)和低温(-20℃)下均能够有效减缓放电容量相对于常温(25℃)时的下降，并且在高温(55℃)下300次充放电循环以及低温(-20℃)下250次充放电循环期间均能够维持较高的循环容量保持率。
附图说明
图1为根据本申请一个实施方式的锂电池在高温(55℃)下300次充放电循环过程中的循环次数-容量保持率曲线图，其中所述锂电池包含根据本申请实施例1至7和对比例1的电解液添加剂；以及
图2为根据本申请一个实施方式的锂电池在低温(-20℃)下250次充放电循环过程中的循环次数-容量保持率曲线图，其中所述锂电池包含根据本申请实施例1至7和对比例1的电解液添加剂。
具体实施方式
为了使本领域技术人员能够更清楚地理解本申请，以下结合实施例和附图对本申请作进一步详细说明，但应当理解的是，以下实施例仅为本申请的优选实施方式，而本申请要求保护的范围应以权利要求限定的范围为准。
第一方面，本申请提供了一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂，其由以下结构式所示：
Figure BDA0003142581140000041
在本申请中，发明人开发了一种如上结构式所示的电解液添加剂，其名称为：四(三氟甲磺酸)硼酸锂，分子式为：Li[B(OSO2CF3)4]。将其添加到锂电池电解液中，在负极可参与SEI膜的形成，生成Li2SO3和LiF等产物，参与构建和有效维持负极SEI膜的稳定，充分钝化负极表面，并且其自身包含锂离子，还能够促进充放电过程中锂离子在负极与电解液之间的传递，特别是在低温下维持充放电能力，从而提高锂电池的高低温循环效率和可逆容量等性能；以及，所述电解液添加剂在正极高电位下能够形成硫酸酯锂等锂盐，能够在电池循环过程中抑制PF5等物质对正极活性材料的影响，并且包含氟原子取代基，使得电解液的抗氧化性更强，耐电压更高。因此，根据本申请的电解液添加剂能够相对提升包含其的锂电池在高温和低温下的放电容量保持率，以及在高温和低温下的循环容量保持率。
第二方面，本申请提供了上述电解液添加剂的制备方法，其包括以下步骤：将摩尔比为1:(4.0～4.5)，优选为1:4.2的四氯硼酸锂(Li(BCl4))和三氟甲磺酸(HOSO2CF3)溶于二氯甲烷中，在0～10℃下搅拌反应6h～20h，然后将得到的混合液在35℃～50℃，优选40℃下旋蒸以除去二氯甲烷和副产物HCl等，得到所述电解液添加剂。
通过上述方法，能够简单便捷地制得根据本申请的电解液添加剂，其产率可高达80％～90％。
第三方面，本申请提供了一种锂电池电解液，其包含电解质锂盐、有机溶剂和根据上述第一方面所述的电解液添加剂或根据上述第一方面所述的制备方法制得的电解液添加剂。
通过加入根据本申请的电解液添加剂，由此制得的电解液能够维持负极表面结构的稳定，保护生成的SEI膜，并且有助于锂离子在负极与电解液之间的传递，由此相对提升锂电池在高温和低温下的放电容量保持率，以及在高温和低温下的循环容量保持率。
进一步地，在根据本申请的锂电池电解液中，所述电解液添加剂在所述电解液中的浓度可以为0.2wt％～3.0wt％，例如，可以为0.2wt％、0.3wt％、0.4wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％、0.8wt％、0.9wt％、1.0wt％、1.1wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％、1.5wt％、1.6wt％、1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2.0wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％、2.9wt％或3.0wt％，或者为所述范围内的其它具体数值。在上述浓度范围内，根据本申请的电解液添加剂即可发挥相应的改善锂电池高低温性能的作用，提升放电容量保持率和循环容量保持率。当所述浓度低于0.2wt％时，因含量较低而难以发挥应有的作用，而当所述浓度高于3.0wt％时，则在成本上不再具有优势，且可能会阻碍锂离子在电解液与电极之间的交流而难以实现其改善电池性能的作用。优选地，所述电解液添加剂的浓度为1.0wt％，在此浓度下，所述电解液添加剂能够发挥最优的改善锂电池高低温性能的作用。
进一步地，在根据本申请的锂电池电解液中，所述电解质锂盐可以包括选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiF2PO2)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)和二氟双草酸磷酸锂(LiODFP)中的至少一种。在本申请中，所述电解质锂盐可以为锂电池电解液中常用的各种电解质锂盐，本领域技术人员可以根据实际需要选用。并且，根据本申请的电解液添加剂可与上述各种电解质锂盐相适用，可见适用范围非常广泛。
进一步地，在根据本申请的锂电池电解液中，所述电解质锂盐在所述电解液中的浓度可以为0.8mol/L～1.2mol/L，例如，可以为0.8mol/L、0.85mol/L、0.9mol/L、0.95mol/L、1.0mol/L、1.05mol/L、1.1mol/L、1.15mol/L或1.2mol/L，或者为所述范围内的其它具体数值。当所述电解质锂盐的浓度低于0.8mol/L时，电解液中的锂离子浓度通常会偏低，使得离子电导率过低，导致电池倍率性能和循环性能下降。当所述电解质锂盐的浓度大于1.2mol/L时，可能会使得某些电解质锂盐出现难以溶解或者溶解后低温存储时出现析晶的现象，并且浓度太高也会使得电解液的粘度太高，锂离子导电率下降，导致电解液的使用窗口窄、浸润性差，影响电池的电化学性能。优选地，所述电解质锂盐在所述电解液中的浓度为1.0mol/L。
进一步地，在根据本申请的锂电池电解液中，所述有机溶剂可以包括选自碳酸酯、羧酸酯和氟代羧酸酯中的至少一种。在本申请中，所述有机溶剂可以为锂电池电解液中常用的各种有机溶剂，本领域技术人员可以根据实际需要选用。并且，根据本申请的电解液添加剂可适用于上述各种有机溶剂中，可见适用范围非常广泛。
所述碳酸酯可以包括选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丁烯酯或碳酸甲丙酯中的至少一种。
所述羧酸酯可以包括选自甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、甲酸甲酯或丙酸乙酯中的至少一种。
所述氟代羧酸酯可以包括选自氟代甲酸乙酯、氟代乙酸乙酯、氟代乙酸丙酯、氟代乙酸丁酯、氟代丙酸乙酯、氟代丙酸丙酯、氟代丙酸丁酯、氟代丁酸乙酯或氟代甲酸甲酯中的至少一种。
进一步地，在根据本申请的锂电池电解液中，所述电解液还包括成膜添加剂，所述成膜添加剂包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺内酯(PS)、1,4-丁烷磺内酯(BS)或碳酸亚乙烯酯(VC)中的至少一种。可以理解地，在电解液中加入上述添加剂，有利于促进在电池极片的表面形成结构紧密但又不增加阻抗的稳定的SEI膜，从而进一步提升锂电池的循环稳定性能。
在根据本申请的锂电池电解液中，所述成膜添加剂在所述电解液中的浓度可以为0.2wt％～4.0wt％，例如，可以为0.2wt％、0.4wt％、0.6wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.4wt％、1.6wt％、1.8wt％、2.0wt％、2.2wt％、2.4wt％、2.6wt％、2.8wt％、3.0wt％、3.2wt％、3.4wt％、3.6wt％、3.8wt％、4.0wt％，或者为所述范围内的其它具体数值。在上述浓度范围内，所述成膜添加剂能够使得SEI膜形成的性能更加优异。
第四方面，本申请提供了一种电化学装置，包括：
正极，包括正极集流体及设置在正极集流体表面的正极活性材料层；
负极，包括负极集流体及设置在负极集流体表面的负极活性材料层；
隔膜，设置于所述正极和所述负极之间；以及
电解液，其可以为根据本申请第三方面所述的锂电池电解液。
作为本申请可选的技术方案，所述电化学装置可以为锂电池，例如，锂离子电池、锂金属电池等。
作为本申请可选的技术方案，所述正极集流体可以选自金属铝，但本申请不限于此。
作为本申请可选的技术方案，所述正极活性材料层可以包括正极活性材料、粘结剂和导电剂。
作为本申请可选的技术方案，所述正极活性材料可以包括选自钴酸锂(LiCoO2)、镍钴锰三元材料(NCM)、镍钴铝三元材料(NCA)、磷酸铁锂、磷酸锰铁锂、锰酸锂中的至少一种，但本申请不限于此。
作为本申请可选的技术方案，所述负极集流体可以选自金属铜，但本申请不限于此。
作为本申请可选的技术方案，所述负极活性材料层可以包括负极活性材料、粘结剂和导电剂。
作为本申请可选的技术方案，所述负极活性材料可以包括选自锂金属或锂金属合金化合物、碳材料、石墨材料、硅碳材料、硅材料或硅氧材料中的至少一种，但本申请不限于此。
作为本申请可选的技术方案，可用于所述正极活性材料层和所述负极活性材料层的粘结剂可以相互独立地包括选自聚偏氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)、聚丙烯腈(PAN)和聚丙烯酸酯中的至少一种，但本申请不限于此。
作为本申请可选的技术方案，可用于所述正极活性材料层和所述负极活性材料层的导电剂可以相互独立地包括选自炭黑、导电石墨、碳纳米管(CNT)、碳纤维(VGCF)、石墨烯、乙炔黑(AB)和科琴黑(KB)中的至少一种，但本申请不限于此。
本申请还提供了一种电子装置，其包括根据本申请第四方面所述的电化学装置。
根据本申请的改善锂电池高低温性能的电解液添加剂能够相对提升包含其的锂电池在高温和低温下的放电容量保持率，以及在高温和低温下的循环容量保持率。与未添加上述添加剂的电解液相比，根据本申请的锂电池在高温(55℃)和低温(-20℃)下均能够有效减缓放电容量相对于常温(25℃)时的下降，并且在高温(55℃)下300次充放电循环以及低温(-20℃)下250次充放电循环期间均能够维持较高的循环容量保持率。
以下通过具体实施例对本申请的技术方案做示例性描述：
本申请所用的各个化合物均为市售可得或市场订购的，本领域技术人员均可以根据需要在市场上商业获得。
<实施例>
制备实施例1
采用以下方法来制备根据本申请的电解液添加剂：
将摩尔比为1：4.2(重量比为1:3.95)的四氯硼酸锂(Li(BCl4))和三氟甲磺酸(HSO3CF3)溶于二氯甲烷中，然后向其中加入NaHCO3饱和溶液，在5℃下搅拌反应过夜(12h)，然后将得到的混合液在40℃下旋蒸以除去二氯甲烷和副产物HCl，由此制得根据本申请的电解液添加剂。
实施例1
采用重量比为1:1:1的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸二甲酯(DMC)的混合溶剂作为锂电池电解液的有机溶剂，向其中加入将六氟磷酸锂(LiPF6)、碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)和制备实施例1制得的根据本申请的电解液添加剂，以使得LiPF6的浓度为1.0mol/L，VC和FEC的浓度各为2.5wt％，以及根据本申请的电解液添加剂的浓度为0.2wt％，由此得到锂电池电解液。
实施例2
除了制备实施例1制得的根据本申请的电解液添加剂的浓度为0.5wt％之外，以与实施例1相同的方式制得了锂电池电解液。
实施例3
除了制备实施例1制得的根据本申请的电解液添加剂的浓度为0.8wt％之外，以与实施例1相同的方式制得了锂电池电解液。
实施例4
除了制备实施例1制得的根据本申请的电解液添加剂的浓度为1.0wt％之外，以与实施例1相同的方式制得了锂电池电解液。
实施例5
除了制备实施例1制得的根据本申请的电解液添加剂的浓度为1.5wt％之外，以与实施例1相同的方式制得了锂电池电解液。
实施例6
除了制备实施例1制得的根据本申请的电解液添加剂的浓度为2.0wt％之外，以与实施例1相同的方式制得了锂电池电解液。
实施例7
除了制备实施例1制得的根据本申请的电解液添加剂的浓度为3.0wt％之外，以与实施例1相同的方式制得了锂电池电解液。
对比例1
除了不添加制备实施例1制得的根据本申请的电解液添加剂之外，以与实施例1相同的方式制得了锂电池电解液。
<测试实施例>
制备多个锂离子电池，其中，正极为磷酸铁锂极片，负极为人造石墨极片，隔膜为16μm的PP/PE膜，以及分别灌注上述实施例1至7制得的根据本申请的电解液以及对比例1制得的电解液。采用制得的锂离子电池分别进行如下性能测试。
1、高低温下的放电容量保持率
将制得锂离子电池分为两组(高温组和低温组)，分别在2.5V～3.65V的充放电电压，1C/1C的充放电倍率下测试上述锂离子电池在高温(55℃)和低温(-20℃)时的放电容量相对于常温(25℃)时的放电容量的容量保持率(％)。即，将锂离子电池首先在常温(25℃)下充放电，并将测得的放电容量设为1，之后分别在高温(55℃)和低温(-20℃)的温度下以相同的条件进行充放电，测得的放电容量相对于常温时的放电容量的比值即为该温度下的容量保持率(％)。其结果如以下表1所示。
[表1]
高温(55℃) 低温(-20℃)
实施例1 96.80％ 72.00％
实施例2 97.60％ 81.20％
实施例3 98.90％ 83.90％
实施例4 99.20％ 87.30％
实施例5 98.70％ 85.40％
实施例6 99.00％ 82.30％
实施例7 98.40％ 76.20％
对比例1 96.50％ 68.00％
如上述表1所示，与未添加根据本申请的电解液添加剂的对比例1相比，添加有本申请实施例1至7的电解液添加剂的锂离子电池均有效减缓了放电容量的下降，有利地提升了电池的高低温放电性能。特别是当所述电解液添加剂的浓度为1.0wt％(实施例4)时，展现出了最优的性能。
2、高低温下的循环容量保持率
在2.5V～3.65V的充放电电压，1C/1C的充放电倍率下再测试上述高温组的锂离子电池在高温(55℃)下300次充放电循环以及和上述低温组的锂离子电池在低温(-20℃)下250次充放电循环过程中的循环容量保持率(％)。即，将锂离子电池在相应温度下的首次循环的放电容量设为1，则以相同的条件进行持续充放电循环时的放电电容量与首次循环的放电容量之比即为该循环次数下的容量保持率(％)。其结果如以下表2和3所示。
[表2]高温(55℃)下的充放电循环时的容量保持率
循环次数 20 30 50 80 100 150 200 300
实施例1 97.60％ 95.60％ 92.80％ 91.70％ 90.20％ 88.60％ 84.80％ 78.00％
实施例2 97.70％ 95.50％ 93.90％ 93.00％ 92.10％ 90.90％ 89.00％ 86.00％
实施例3 97.90％ 96.30％ 94.60％ 93.90％ 93.50％ 93.10％ 91.80％ 89.00％
实施例4 98.00％ 96.50％ 95.00％ 94.50％ 94.20％ 94.00％ 93.50％ 93.00％
实施例5 97.90％ 96.40％ 94.80％ 94.10％ 93.60％ 93.10％ 91.60％ 91.00％
实施例6 97.80％ 96.20％ 94.40％ 93.80％ 93.30％ 92.70％ 91.10％ 88.00％
实施例7 97.60％ 95.70％ 93.80％ 92.90％ 91.70％ 90.80％ 89.30％ 86.00％
对比例1 97.50％ 95.20％ 91.50％ 89.60％ 86.90％ 82.00％ 76.70％ 67.20％
如上述表2所示，与未添加根据本申请的电解液添加剂的对比例1相比，添加有本申请实施例1至7的电解液添加剂的锂离子电池在高温(55℃)下300次充放电循环过程中均展现出了容量保持率的明显提升，有利地提升了电池的高温循环性能。特别是当所述电解液添加剂的浓度为1.0wt％(实施例4)时，展现出了最优的性能。此外，根据上述表2的数据制得的循环次数-容量保持率曲线图(图1)可以更加直观地展现出本申请实施例1至7相对于对比例1在高温下的容量保持优势。
[表3]低温(-20℃)下的充放电循环时的容量保持率
Figure BDA0003142581140000111
Figure BDA0003142581140000121
如上述表3所示，与未添加根据本申请的电解液添加剂的对比例1相比，添加有本申请实施例1至7的电解液添加剂的锂离子电池在低温(-20℃)下250次充放电循环过程中均展现出了容量保持率的明显提升，有利地提升了电池的低温循环性能。特别是当所述电解液添加剂的浓度为1.0wt％(实施例4)时，展现出了最优的性能。此外，根据上述表3的数据制得的循环次数-容量保持率曲线图(图2)可以更加直观地展现出本申请实施例1至7相对于对比例1在低温下的容量保持优势。
本申请的上述具体实施例仅仅是用于对本申请进行解释的优选实施例而已，而并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要做出没有创造性贡献的修改，然而，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种改善锂电池高低温性能的电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂由以下结构式所示：
Figure FDA0003142581130000011
2.一种根据权利要求1所述的电解液添加剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将摩尔比为1:(4.0～4.5)的四氯硼酸锂和三氟甲磺酸溶于二氯甲烷中，然后向其中加入NaHCO3饱和溶液，在0～10℃下搅拌6h～20h，然后将得到的混合液在35℃～50℃旋蒸，得到所述电解液添加剂。
3.一种锂电池电解液，其特征在于，所述电解液包含电解质锂盐、有机溶剂和根据权利要求1所述的电解液添加剂或根据权利要求2所述的制备方法制得的电解液添加剂。
4.根据权利要求3所述的锂电池电解液，其特征在于，所述电解液添加剂在所述电解液中的浓度为0.2wt％～3.0wt％。
5.根据权利要求3所述的锂电池电解液，其特征在于，所述电解质锂盐包括选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和二氟双草酸磷酸锂中的至少一种。
6.根据权利要求3所述的锂电池电解液，其特征在于，所述电解质锂盐在所述电解液中的浓度为0.8mol/L～1.2mol/L。
7.根据权利要求3所述的锂电池电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括选自碳酸酯、羧酸酯和氟代羧酸酯中的至少一种，其中
所述碳酸酯包括选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丁烯酯或碳酸甲丙酯中的至少一种；
所述羧酸酯包括选自甲酸乙酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、甲酸甲酯或丙酸乙酯中的至少一种；以及
所述氟代羧酸酯包括选自氟代甲酸乙酯、氟代乙酸乙酯、氟代乙酸丙酯、氟代乙酸丁酯、氟代丙酸乙酯、氟代丙酸丙酯、氟代丙酸丁酯、氟代丁酸乙酯或氟代甲酸甲酯中的至少一种。
8.根据权利要求3所述的锂电池电解液，其特征在于，所述锂电池电解液还包括成膜添加剂，所述成膜添加剂包括选自氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯或碳酸亚乙烯酯中的至少一种。
9.根据权利要求8所述的锂电池电解液，其特征在于，所述成膜添加剂在所述锂电池电解液中的浓度为0.2wt％～4.0wt％。
10.一种电化学装置，包括：
正极，包括正极集流体及设置在正极集流体表面的正极活性材料层；
负极，包括负极集流体及设置在负极集流体表面的负极活性材料层；
隔膜，设置于所述正极和所述负极之间；以及
电解液，其为根据权利要求3至9任一项所述的锂电池电解液，
其中，所述电化学装置为锂电池。
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