本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及一种锂离子电池电解液及锂离子电池。
背景技术：
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等优点，其被广泛应用于移动电话、数码相机和笔记本电脑等便携式电器装置，同时也逐渐应用电动车以及混合动力车等领域。
锂离子电池主要包括正极、负极、隔膜以及电解液。其中，电解液为具有离子导电性的溶液，实现锂离子在正负极迁移的媒介，是电池中重要的组成部分。锂离子电池中的锂离子能够通过电解液在正极和负极之间的移动。锂离子电池在充放电过程中，锂离子在正负电极之间往返嵌入和脱嵌。其中，当其充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解液嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。
但是，传统的锂离子电池的电解液的稳定性差，且电导率较低，从而严重影响锂离子电池的使用性能和使用寿命。此外，传统的锂离子电池的电解液毒性大，安全性较差。
技术实现要素：
基于此，有必要提供一种稳定性好、电导率高且安全性高的锂离子电池电解液及锂离子电池。
一种锂离子电池电解液，以质量分数计，包括以下各组分：
有机溶剂68%-78%、锂盐8%-12%、无机成膜添加剂8%-12%、稳定添加剂1%-3%、导电添加剂2%-4%以及过充保护添加剂占2%-5%，其中，所述锂盐包括六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂以及双草酸硼酸锂，且所述六氟磷酸锂、所述六氟砷酸锂、所述二氟草酸硼酸锂以及所述双草酸硼酸锂的摩尔比为（3-8）：（5-9）：（1-3）：（4-7）。
在其中一个实施例中，所述有机溶剂70%-75%、所述锂盐9%-10%、所述无机成膜添加剂9%-10%、所述稳定添加剂2%-3%、所述导电添加剂2%-3%以及所述过充保护添加剂3%-4%。
在其中一个实施例中，所述有机溶剂70%、所述锂盐10%、所述无机成膜添加剂10%、所述稳定添加剂3%、所述导电添加剂3%以及所述过充保护添加剂4%。
在其中一个实施例中，所述有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或醚类有机溶剂。
在其中一个实施例中，所述碳酸酯类有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种，和/或所述醚类有机溶剂为二甲醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、二甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷和二甘醇二甲醚中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述无机成膜添加剂为硫化锂、硫酸锂、碳酸锂、氧化锂和碳酸钾中一种或多种。
在其中一个实施例中，所述稳定添加剂为三氧化二铝、氧化镁、氧化钡和碳酸钙的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述导电添加剂为胺类化合物、冠醚类化合物和硼基化合物中的一种或多种。
在其中一个实施例中，所述防过充保护添加剂为联苯、环已基苯、二甲苯、2-氟联苯、2,4-二氟联苯，1,2-二甲氧基-4-硝基苯、苯乙烷和三联苯中的一种或多种。
本发明的锂离子电池电解液包括有机溶剂、锂盐、无机成膜添加剂、稳定添加剂、导电添加剂以及过充保护添加剂。该锂盐包括六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂以及双草酸硼酸锂，且六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂以及双草酸硼酸锂的摩尔比为（3-8）：（5-9）：（1-3）：（4-7）。通过六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂以及双草酸硼酸锂的协同配合，确保电解液在较宽温度范围内为液体并具有较高的锂离子电导率，在低温状态下和高温状态下都能表现出优秀的倍率性能，能够满足不同条件下的应用要求，而且能够在石墨电极表面形成致密、稳定的固体电解质中间相（SEI膜），保证电池在较宽的温度范围内都具有较大的容量和循环稳定性。此外，本发明中的电解液中通过合理加入无机成膜添加剂、稳定添加剂、导电添加剂以及过充保护添加剂，确保该电解液具有较好的热稳定性和化学稳定性，蒸汽压低,不易蒸发和分解，与电池体系的其他材料不发生反应，其稳定性好，安全性较高。因此，该锂电池电解液的稳定性好、电导率高且安全性高。
此外，还有必要提供一种锂离子电池。
该锂离子电池包括正极、负极、隔膜以及上述锂离子电池电解液。
该锂电子电池的稳定性好、电导率高且安全性高。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
该锂离子电池电解液包括有机溶剂、锂盐、无机成膜添加剂、稳定添加剂、导电添加剂以及过充保护添加剂。
按质量分数计，该有机溶剂68%-78%，例如可以为，但不限于68%、70%、72%、75%或78%；锂盐8%-12%，例如可以为，但不限于8%、9%、10%、11%或12%；无机成膜添加剂8%-12%，例如可以为，但不限于8%、9%、10%、11%或12%；稳定添加剂1-3%，例如可以为，但不限于1%、1.5%、2%、2.5%或3%；导电添加剂2%-4%，例如可以为，但不限于2%、2.5%、3%、3.5%或4%；以及过充保护添加剂2-5%，例如可以为，但不限于2%、3%、4%、4.5%或5%。
该锂盐包括六氟磷酸锂（LiPF6）、六氟砷酸锂（AsF6Li）、二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）以及双草酸硼酸锂（LiBOB），且该六氟磷酸锂、该六氟砷酸锂、该二氟草酸硼酸锂以及该双草酸硼酸锂的摩尔比为（3-8）：（5-9）：（1-3）：（4-7）。优选地 ，该六氟磷酸锂、该六氟砷酸锂、该二氟草酸硼酸锂以及该双草酸硼酸锂的摩尔比为6：7：2：5。该锂盐的电学和化学稳定性都较好，其与电极活性物质在电压范围内都稳定存在，在锂离子电池充放电时不与电极活性物质、集流体发生电化学副反应。该锂盐在不同温度下在有机溶剂中均具有较高的溶解度和解离度，确保在较宽温度范围内都具有较好的电导率。该锂盐的热稳定性也良好，确保锂离子电池具有较好的安全性能。此外 ，该锂盐对环境影响较少，且成本适宜，易于产业化应用。
优选地，该有机溶剂70%-75%，该锂盐9%-10%，该无机成膜添加剂9%-10%，该稳定添加剂2-3%、该导电添加剂2%-3%以及该防过充保护添加剂3-4%。
进一步优选地，该有机溶剂70%，该锂盐10%，该无机成膜添加剂10%，该稳定添加剂3%、该导电添加剂3%以及该过充保护添加剂4%。通过控制该锂电池电解液中各组分的质量百分比，确保该离子电解液有最佳的稳定性、电导率及安全性能。
该有机溶剂为碳酸酯类有机溶剂和/或醚类有机溶剂。具体地，该碳酸酯类有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的一种或多种。具体地，该醚类有机溶剂为二甲醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、二甲氧基甲烷、1,2-二甲氧基乙烷和二甘醇二甲醚中的一种或多种。
该有机溶剂的性能对电解液的性能至关重要。该有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸丙烯酯(PC)、乙二醇二甲醚(DME)等溶剂。其中EC或EC+DMC复合电解液中能建立起稳定的SEI膜。该EC与一种链状碳酸酯的混合溶剂是锂离子电池优良的电解液，如EC+DMC、EC+DEC等。当PC与适配的添加剂用于锂离子电池，有利于提高电池的低温性能。优选地，该有机溶剂在使用前要严格控制质量。具体地，该有机溶剂的纯度在99.9%以上，水分含量在10*l0-6以下。溶剂的纯度与稳定电压之间有密切联系。纯度越好的有机溶剂的氧化电位在5V左右，有机溶剂的氧化电位对于锂离子电池的过充、安全性有重大影响。该有机溶剂的水分对于配制合格电解液有着决定性影响。当水分控制在10*l0-6以下时，其能够降低锂盐的分解，减缓SEI膜的分解且防止电池气涨等。一般使用分子筛吸附、常压或减压精馏、通入惰性气体等方法控制有机溶剂中水分含量。
在一个实施例中，该无机成膜添加剂为硫化锂、硫酸锂、碳酸锂、氧化锂和碳酸钾中一种或多种。该无机成膜添加剂的安全性高，价格低廉，且能够形成稳定的SEI膜，能够进一步有效促进锂离子的迁移速率，显著提高锂电子的电导率。
在一个实施例中，该稳定添加剂为三氧化二铝、氧化镁、氧化钡和碳酸钙的一种或多种。通过添加稳定添加剂，能够降低水或氟化氢的影响，形成的SEI膜能够有效降低石墨电极与电解质反应的活性，抑制溶剂分解等副反应产生，进而提高了电池的稳定性以及循环使用性能。
在一个实施例中，该导电添加剂为胺类化合物、冠醚类化合物和硼基化合物中的一种或多种。该导电添加剂能够提高与锂离子或者锂盐阴离子作用，减少锂离子与阴离子间的相互作用，增加锂离子迁移数，减少阴离子迁移数和降低阴离子电化学活性，有效提高锂离子的导电率，并且可以防止有机溶剂在某些情况下对电极进行破坏。目前使用比较多是（C6H3F）O2B（C6H3F2）、（C6F4）O2B（C6F5）等硼基化合物，其能够形成配合物，以提高锂盐在有机溶剂中的溶解度和电导率。常用的冠醚有15-冠-5、18-冠-6等，冠醚的空穴结构对能够对离子进行选择，其不仅可以提高电解液的电导率，而且能够降低在充电过程中溶剂的共插和分解的风险。
在一个实施例中，该防过充保护添加剂为联苯、环已基苯、二甲苯、2-氟联苯、2,4-二氟联苯，1,2-二甲氧基-4-硝基苯、苯乙烷和三联苯中的一种或多种。通过使用防过充保护添加剂能够实现锂离子电池的过充电保护，能够简化电池制造工艺，降低了生产成本，提高了锂离子电池的安全性能。
本申请中的无机成膜添加剂、稳定添加剂、导电添加剂以及防过充保护添加剂在化成反应过程中，有利于形成强度高稳定性好的SEI膜，阻断电解液对正极片和负极片的副反应，成膜的离子导电率高，稳定性好。
本发明的锂离子电池电解液包括有机溶剂、锂盐、无机成膜添加剂、稳定添加剂、导电添加剂以及过充保护添加剂。该锂盐包括六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂以及双草酸硼酸锂，且六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂以及双草酸硼酸锂的摩尔比为（3-8）：（5-9）：（1-3）：（4-7）。通过六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂以及双草酸硼酸锂的协同配合，确保电解液在较宽温度范围内为液体并具有较高的锂离子电导率，在低温状态下和高温状态下都能表现出优秀的倍率性能，能够满足不同条件下的应用要求，而且能够在石墨电极表面形成致密、稳定的固体电解质中间相（SEI膜），保证电池在较宽的温度范围内都具有较大的容量和循环稳定性。此外，本发明中的电解液中通过合理加入无机成膜添加剂、稳定添加剂、导电添加剂以及过充保护添加剂，确保该电解液具有较好的热稳定性和化学稳定性，蒸汽压低，不易蒸发和分解，与电池体系的其他材料不发生反应，其稳定性好，安全性较高。因此，该锂电池电解液的稳定性好、电导率高且安全性高。
本申请对该锂离子电解液的制备方法没有特别的限制，可以采用本领域技术人员树脂的制备电解液的方法制备电解液，具体地，将有机溶剂、锂盐、无机成膜添加剂、稳定添加剂、导电添加剂以及过充保护添加剂混合，搅拌均匀，得到锂离子电解液。
本发明还提供了一种锂离子电池，其包括正极、负极、隔膜和电解液，该电解液为上述方案的电解液，对此本申请不再进行赘述。
上述锂离子电池的制备方法本申请也没有特别的限制，安装本领域技术人员熟知的方法逐步即可。
具体地，该锂离子电池的制备方法包括以下步骤：
1）用专门的溶剂和粘结剂分别与粉末状的正负极活性物质混合，经搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。
2）通过自动涂布机将正负极浆料分别均匀地涂覆在金属箔表面，经自动烘干后自动剪切制成正极极片和负极极片。
3）按正极片、隔膜、负极片、隔膜自上而下的顺序经卷绕注入电解液，经过化成、静置、分容等工序制成成品电池。
该锂电子电池的稳定性好、电导率高且安全性高。
具体实施例
实施例1-6
实施例1-6中锂离子电池电解液的组成如表1所示。表1中各种原料对应的数值为该原料在锂离子电池电解液中的质量分数（%）。
表1锂离子电池电解液的组成
1.实施例1-6的制备方法如下：
分别将碳酸乙烯酯、六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、硫化锂、三氧化二铝、冠醚以及联苯混合，搅拌均匀，得到锂离子电解液1-6。
将正极、负极、隔膜以及锂离子电解液1-6按照常规工艺装配制得锂离子电池1-6。
2.对比例1的制备方法如下：
分别将碳酸乙烯酯、六氟磷酸锂、硫化锂、三氧化二铝、冠醚以及联苯混合，搅拌均匀，得到电解液1。
将正极、负极、隔膜以及电解液1按照常规工艺装配制得锂离子电池7。
3.对比例2的制备方法如下：
分别将碳酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、硫化锂、三氧化二铝、冠醚以及联苯混合，搅拌均匀，得到电解液2。
将正极、负极、隔膜以及电解液2按照常规工艺装配制得锂离子电池8。
4.对比例3的制备方法如下：
分别将碳酸乙烯酯、双草酸硼酸锂、硫化锂、三氧化二铝、冠醚以及联苯混合，搅拌均匀，得到电解液3。
将正极、负极、隔膜以及电解液3按照常规工艺装配制得锂离子电池9。
5.对比例4的制备方法如下：
分别将碳酸乙烯酯、六氟磷酸锂、硫化锂、三氧化二铝、冠醚以及联苯混合，搅拌均匀，得到电解液4。
将正极、负极、隔膜以及电解液4按照常规工艺装配制得锂离子电池10。
6.性能测试评价
分别将锂离子电池1-10以0.05C（标称容量的20小时放电电流）充电至3.45V，再以0.1C充电至3.85V进行化成；将化成后的电池置于45℃烘箱中，陈化6h,排气封边，得到软包装锂离子电池。可以对电池进行常规的充放电测试
分别测试实施例1-6制备的锂离子电池1-6及对比例-4制备的锂离子电池7-10在不同温度下的电导率，结果如表2所示。
分别测试实施例1-6制备的锂离子电池1-6及对比例-4制备的锂离子电池7-10在不同温度下循环十次后的容量保持率，结果如表3所示。
其中，制备的锂离子电池1-10的型号为70*50*40(mm)；电导率(极片导电性能)是通过电化学工作站测量相同面积极片的电阻来进行确定的；容量采用MACCORMC16型10V5A电池测试设备充放电测试得到。测试程序为：常温下，以1.0C的电流恒流充电至4.2V，转恒压充电，截止电流为0.05C，总充电时间不超过1.5小时。电池的标准放电过程为常温下，满充后的电池以1.0C的电流对电池进行恒流放电至3.0V。
表2 锂离子电池的电导率及稳定性测试结果
表3 锂离子电池的不同温度下循环十次后的容量保持率
由表1和表2数据可知，实施例1-6制备的锂离子电解液及锂离子电池1-6相对于对比例1-4制备的电解液及锂离子电池7-10具有更优异的电导率和电容量保持率。而且实施例1-6制备的锂离子电解液及锂离子电池1-6相对于对比例1-4制备的电解液及锂离子电池7-10的稳定性更好，安全性更高。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。