本发明涉及一种锂离子电池电解液添加剂、电解液、锂离子电池，属于锂离子电池
技术领域：
。
背景技术：
：与其他种类的二次电池相比，锂离子电池具有电压高、能量密度高、使用寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，这些优点使得锂离子电池的应用范围越来越广泛。在那些对电池电性能、可靠性、安全性要求较高的场合，比如航空、航天和军事领域，锂离子电池也逐渐成为主角。锂离子电池疏水性电解液主要由电解质盐类溶解在有机溶剂中形成，常规的电解液电导率一般，当对电池低温性能提出较高要求时，常规电解液不能使其电池材料功能最优化，因此其低温性能较差，-40℃下锂电池放电性能更差或者放不出电量。这使得目前锂离子电池的低温性能，特别是在超低温环境中的工作性能较差，严重抑制了其在这些特殊领域的应用。公开号为CN103825049B的中国发明专利公开了一种锂离子电池耐高温电解液，其中添加了耐高温添加剂二氟草酸硼酸锂，占电解液总质量的0.1％‐8％，该电解液制备的锂离子电池在高温下的性能较好，在60℃下200周循环容量为70％左右，但是该电解液耐低温性能一般，不能满足电池在低温下的需求。技术实现要素：本发明的目的是提供一种锂离子电池电解液添加剂，该添加剂能够改善锂离子电解液在低温、超低温性能。本发明还提供了一种锂离子电池电解液，该电解液耐受高温及超低温。本发明还提供了采用上述锂离子电池电解液制备的锂离子电池。为了实现上述目的，本申请所采用的技术方案为：一种锂离子电池电解液添加剂，包括碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为1～20：1～20：1～20。本发明提供的锂离子电池添加剂中选用碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯等热稳定性好，成膜阻抗低的组分，加入的复合低温添加剂中碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯能够提高低温及超低温下锂离子电解液的电导率，三(三甲基硅烷)硼酸酯能保护正极，提高电池的高温性能，其可以在正极表面形成保护膜，防止正极与电解液直接接触反应分解，提高正极材料的稳定性，从而提高电池的高温性能。一种锂离子电池电解液，包括溶剂、电解质盐和添加剂，所述添加剂包括碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为1～20：1～20：1～20。所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的加入量分别为溶剂质量的0.1～2.0％。电解液的作用是在电池内部正、负极之间进行锂离子传递，本发明采用的电解液为超耐低温兼顾型电解液，电解液对低温性能的影响主要体现在其电导率和固体电解质相界面SEI膜的影响。本发明通过向电解液中分别加入适量的成膜添加剂VC(碳酸乙烯脂)、DTD(硫酸乙烯酯)和三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)后，降低了SEI膜电阻，三者协同作用使得电池的低温性能得到很大改善。优选的，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯和三(三甲基硅烷)硼酸酯的加入量分别为溶剂质量的0.3％、0.8％、0.5％。本发明的电解液中的电解质盐所述电解质盐为六氟磷酸锂和/或双氟磺酰亚胺锂。优选的电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，所述六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂的摩尔比为(0.7～1.0)：(0.15～0.35)。更为优选的，所述六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂的摩尔比为8：2。所述六氟磷酸锂的添加量为0.6-1.2mol/L。优选的，所述六氟磷酸锂的添加量为1.0mol/L。六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂构成的电解质盐价格相对便宜，同时使得电解液的耐高温性能也得到提高。所述溶剂包括碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂；所述碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂的质量比为(1.0～3.0)：(1.0～2.0)：(1.0～3.0)：(3.0～6.0)。优选的，所述碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂的质量比为2：1：2：5。本申请中选用低熔点、低粘度的线性分子和羧酸酯类溶剂来降低低温下电解液粘度。上述的锂离子电池电解液制得的锂离子电池。本发明的锂离子电池能够兼顾低温、高温状态下性能，在-20℃低温环境中放电容量达到初始容量的85％，电池在-40℃低温环境中放电容量达到初始容量的75％；采用本发明的电解液的电池还能够耐受高温环境，在高温55℃存储28池容量保持85％。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。实施例1本实施例中的锂离子电池电解液添加剂由碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯组成，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为3：8：5。本实施例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为2：1：2：5的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其摩尔比为＝8：2，LiPF6为浓度为1.0mol/L；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯，三者的加入量分别为电解液质量0.3％、0.8％、0.5％。本实施例中的锂离子电池由上述电解液制得，其中电池的正极片由镍钴锰酸锂、粘结剂PVDF、导电剂SP和CNTs合浆、涂布、辊压、分切制得；负极片由石墨、粘结剂LA133和CMC、导电剂SP合浆、涂布、辊压、分切制得。实施例2本实施例中的锂离子电池电解液添加剂由碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯组成，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为5：10：1。本实施例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为2：1.5：1.5：5.0的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其摩尔比为＝10：1，LiPF6为浓度为1.1mol/L；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯，三者的加入量分别为电解液质量0.5％、1.0％、0.1％。本实施例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。实施例3本实施例中的锂离子电池电解液添加剂由碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯组成，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为2：10：2。本实施例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为1：1：1：3的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其摩尔比为＝7：1.5，LiPF6为浓度为1.2mol/L；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯，三者的加入量分别为电解液质量0.2％、1.0％、2.0％。本实施例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。实施例4本实施例中的锂离子电池电解液添加剂由碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯组成，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为20：15：5。本实施例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为3：2：3：3的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其摩尔比为＝10：3.5，LiPF6为浓度为0.6mol/L；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯，三者的加入量分别为电解液质量2.0％、1.5％、0.5％。本实施例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。对比例1本对比例为市售的5Ah软包锂离子电池，其电解液为普通电解液，由六氟磷酸锂、碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；正极为镍钴锰酸锂，负极为石墨。对比例2本对比例中的电解液包括：溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为2：1：2：5的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其摩尔比为＝8：2电解质盐，LiPF6为浓度为1.0mol/L。本对比例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。对比例3本对比例中的锂离子电池电解液添加剂由碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯组成，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯的质量比为3：8。本对比例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为2：1：2：5的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其摩尔比为＝8：2电解质盐，LiPF6为浓度为1.0mol/L；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯，二者的加入量分别为电解液质量0.3％、0.8％。本对比例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。对比例4本对比例中的锂离子电池电解液添加剂由碳酸乙烯脂、三(三甲基硅烷)硼酸酯组成，所述碳酸乙烯脂、三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为3：5。本对比例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为2：1：2：5的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其摩尔比为＝8：2电解质盐，LiPF6为浓度为1.0mol/L；所述碳酸乙烯脂、三(三甲基硅烷)硼酸酯，加入量分别为电解液质量0.3％、0.5％。本对比例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。对比例5本对比例中的锂离子电池电解液添加剂由硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯组成，所述硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为8：5。本对比例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为2：1：2：5的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂和双氟磺酰亚胺锂，其摩尔比为＝8：2电解质盐，LiPF6为浓度为1.0mol/L；所述硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯，加入量分别为电解液质量0.8％、0.5％。本对比例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。对比例6本对比例中的锂离子电池电解液添加剂由碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯组成，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为3：8：5。本对比例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为2：1：2：5的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为六氟磷酸锂，LiPF6为浓度为1.0mol/L；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯，三者的加入量分别为电解液质量0.3％、0.8％、0.5％。本对比例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。对比例7本对比例中的锂离子电池电解液添加剂由碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯组成，所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯的质量比为3：8：5。本对比例中的电解液包括：上述的添加剂、溶剂和电解质盐，所述溶剂由质量比为2：1：2：5的碳酸丙烯酯、二甲基碳酸脂、乙基甲基碳酸脂、二乙基碳酸脂组成；所述电解质盐为双氟磺酰亚胺锂，其浓度为0.25mol/L；所述碳酸乙烯脂、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯，三者的加入量分别为电解液质量0.3％、0.8％、0.5％。本对比例中的锂离子电池由上述电解液制得。正极及负极的制备如实施例1所示。试验例将实施例1-4、对比例1-7制备的电池分别在-20℃±2℃、-40℃±2℃条件下贮存12h，然后在同一温度下，以1C恒流放电至终止电压(2.1V)，检测各个电池的放电容量达到初始容量的百分数；检测各个电池在55℃存储28天电池容量的保持率，结果如表1所示。表1各个电池的放电容量-20℃，12h-40℃，12h55℃，28天实施例185％75％85％实施例283.2％71.8％83.2％实施例384.8％73.8％84.6％实施例484％73.6％84.2％对比例165.3％57.4％68.5％对比例268.6％65％66.4％对比例376.3％68.3％66％对比例475.6％67％67.6％对比例576％68％70％对比例680.1％70.2％70.4％对比例780.2％70.1％80.2％从上表可以看出添加有本发明的添加剂的电解液所制备的锂离子电池在低温(-20℃)、超低温(-40℃)、高温(55℃)下的放电容量明显高于对比例，电池具有较好的耐高温、耐低温性能。当前第1页1 2 3