本发明涉及一种锂离子电池电解液、锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。
背景技术
锂离子电池自20世纪90年代实现商品化以来，凭借其各方面优越的性能而受到了广泛的关注。然而随着电动汽车的逐步发展，人们对锂离子电池的能量密度也提出了更高的要求。
目前商用的锂离子电池负极材料采用石墨负极材料，其充放电比容量较低，理论容量为372mah/g，已不能适应目前电动汽车对高能量密度化学电源的需求。硅基材料因其理论比容量高(4200mah/g)和较低的脱锂电位(<0.5v)，同时含量丰富，已成为替代石墨类负极材料的最理想的候选材料之一。但硅是半导体材料，自身的电导率较低，且硅负极在充放电过程中会发生巨大的体积变化，在电解液中难以形成稳定的固体电解质界面(sei)膜，最终导致硅基材料结构的塌陷和硅基材料与电解液之间的固液界面层的破坏。
导致硅负极容量衰减的其中一个重要原因是电解液中lipf6分解产生微量hf对硅造成腐蚀。此外，由于硅负极在常规的lipf6电解液中难以形成稳定的固体电解质界面(sei)膜，伴随着电极结构的破坏，在暴露出的硅表面不断形成新的sei膜，加剧了硅的腐蚀和容量衰减。因此，需要开发适用于锂电池硅负极的电解液技术。现有技术中，申请公布号为cn106252639a的中国发明专利公开了一种兼顾高低温性能的高容量锂离子电池电解液，该电解液包括非水溶剂、六氟磷酸锂、成膜添加剂、抑制气胀剂和低阻抗添加剂；其中负极成膜添加剂占电解液总质量的3～15％的氟代乙酸酯组成；抑制气胀添加剂由占电解液总质量0.3～5％的1,3-丙烯磺酸内酯、酸酐类化合物中的一种或两种组成；低阻抗添加剂由占电解液总质量0.2～3％的二氟磷酸锂、二氟草酸磷酸锂中的一种或两种组成。该电解液通过添加抑制气胀添加剂和低阻抗添加剂之间的协同作用来兼顾电池高温性能和低温性能，但上述技术所述的电解液的低温性能仅是在5℃下的循环性能，且硅含量≤8％，无法满足电池对于高能量密度的需求以及更宽的测试温度范围，因此急需开发硅含量更高且在不劣化高温性能的基础上在0℃以下低温性能更好的硅基负极电解液。
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，能够极大地提升硅碳负极锂离子电池的低温循环性能。
本发明还提供了一种采用上述锂离子电池电解液的锂离子电池。
为了实现以上目的，本发明的锂离子电池电解液所采用的技术方案是：
一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂，所述低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成，所述功能性添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯中的任意一种或组合；所述功能性添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1～4％。
优选的，所述锂离子电池电解液用作硅碳负极锂离子电池的电解液。
本发明的锂离子电池电解液，通过在电解液中加入低阻抗添加剂和功能性添加剂，可有效的参与负极成膜，降低电解液的界面阻抗，提升电解液的低温性能；还可以在高容量硅碳复合负极材料表面形成柔韧、高温稳定的电极界面膜，并在循环过程中及时修补由硅膨胀而引起的sei膜破裂，从而改善硅碳负极锂离子电池循环性能。
所述低阻抗添加剂与功能性添加剂的质量之和占锂离子电池电解液总质量的0.3～8％。
所述二氟磷酸锂占锂离子电池电解液总质量的0.1～2％。
所述二氟双草酸磷酸锂占锂离子电池电解液总质量的0.1～2％。
所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的任意一种或组合。
优选的，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成；所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为15～25:45～55:15～25:7～14。
优选的，所述有机溶剂由碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成；所述碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为15～25:45～55:15～25:7～14。
所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的任意一种或组合。
所述电解质锂盐在锂离子电池电解液中的浓度为0.9～1.2mol/l。
本发明的锂离子电池所采用的技术方案为：
一种锂离子电池，包括隔膜、正极极片、负极极片和电解液，所述电解液为上述的锂离子电池电解液。
本发明的锂离子电池，采用本发明的锂离子电池电解液，能够有效地降低阻抗，提高锂离子电池的低温循环性能，特别是能够改善硅碳复合负极表面sei膜的稳定性，大大提升硅碳负极锂离子电池在低温下的循环性能。
所述正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述正极活性物质为linixcoymezo2三元材料，其中me为mn或al，x+y+z＝1，0.6≤x≤0.8，y＞0，z＞0。
所述负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性物质，所述负极活性物质为硅碳复合负极材料，硅碳负极复合材料中硅元素的质量百分含量不大于20％。
优选的，所述硅碳复合负极材料中硅元素的质量百分含量为10～20％。进一步优选的，所述硅碳复合负极材料中硅元素的质量百分含量为10～15％。
优选的，所述隔膜包括聚烯烃隔膜基体和涂覆在所述聚烯烃隔膜表面的陶瓷涂层。进一步地，所述隔膜包括聚烯烃隔膜基体和涂覆在聚烯烃隔膜基体一面上的陶瓷涂层。
所述低阻抗添加剂与功能性添加剂的质量之和占锂离子电池电解液总质量的0.3～8％。
所述二氟磷酸锂占锂离子电池电解液总质量的0.1～2％。
所述二氟双草酸磷酸锂占锂离子电池电解液总质量的0.1～2％。
所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯中的任意一种或组合。
优选的，所述有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成；所述碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为15～25:45～55:15～25:7～14。
优选的，所述有机溶剂由碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成；所述碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为15～25:45～55:15～25:7～14。
所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂中的任意一种或组合。
所述电解质锂盐在锂离子电池电解液中的浓度为0.9～1.2mol/l。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明的技术方案所进一步的说明。
实施例1
本实施例的锂离子电池电解液由有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂组成；所采用的锂盐为六氟磷酸锂；所采用的低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成；所采用的功能性添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯；所采用的有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成，碳酸乙烯酯20％、碳酸甲乙酯50％、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:50:20:10；锂离子电池电解液中，电解质锂盐的浓度为1.0mol/l，二氟磷酸锂的质量分数为0.5％，二氟双草酸磷酸锂的质量分数为1％，功能性添加剂的质量分数为0.5％。
本实施例中的锂离子电池电解液是将电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂加入有机溶剂中混匀得到的。
本实施例的锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液；所采用的电解液为本实施例的锂离子电池电解液；所采用的正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极材料层，正极材料层包括正极活性物质，正极活性物质为lini0.8co0.1mn0.1o2；所采用的负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质层，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质为硅碳复合负极材料，其中硅元素的质量百分含量为15％；所采用的隔膜包括聚烯烃隔膜基体和涂覆在聚烯烃隔膜基体一面上的陶瓷涂层。将正极极片、隔膜、负极极片按照现有技术中的方法组装后，注入电解液，即可制得本实施例的锂离子电池。
实施例2
本实施例的锂离子电池电解液由有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂组成；所采用的锂盐为六氟磷酸锂；所采用的低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成；所采用的功能性添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯；所采用的有机溶剂由碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成，碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:50:20:10；锂离子电池电解液中，电解质锂盐的浓度为1.0mol/l，二氟磷酸锂的质量分数为0.5％，二氟双草酸磷酸锂的质量分数为1％，功能性添加剂的质量分数为0.5％。
本实施例中的锂离子电池电解液是将电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂加入有机溶剂中混匀得到的。
本实施例的锂离子电池，除所采用的电解液为本实施例的锂离子电池电解液，其余完全同实施例1。
实施例3
本实施例的锂离子电池电解液由有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂组成；所采用的锂盐由六氟磷酸锂双(氟磺酰)亚胺锂组成；所采用的低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成；所采用的功能性添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯；所采用的有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:50:20:10；锂离子电池电解液中，六氟磷酸锂的浓度为0.9mol/l，双(氟磺酰)亚胺锂的浓度为0.1mol/l，二氟磷酸锂的质量分数为0.5％，二氟双草酸磷酸锂的质量分数为0.5％，功能性添加剂的质量分数为0.5％。
本实施例中的锂离子电池电解液是将电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂加入有机溶剂中混匀得到的。
本实施例的锂离子电池，除所采用的电解液为本实施例的锂离子电池电解液，其余完全同实施例1。
实施例4
本实施例的锂离子电池电解液由有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂组成；所采用的锂盐为六氟磷酸锂和双(氟磺酰)亚胺锂组成；所采用的低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成；所采用的功能性添加剂为三(三甲基硅烷)硼酸酯；所采用的有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:50:20:10；锂离子电池电解液中，六氟磷酸锂的浓度为0.9mol/l，双(氟磺酰)亚胺锂的浓度为0.1mol/l，二氟磷酸锂的质量分数为0.5％，二氟双草酸磷酸锂的质量分数为1％，功能性添加剂的质量分数为0.5％。
本实施例中的锂离子电池电解液是将电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂加入有机溶剂中混匀得到的。
本实施例的锂离子电池，除所采用的电解液为本实施例的锂离子电池电解液，其余完全同实施例1。
实施例5
本实施例的锂离子电池电解液由有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂组成；所采用的锂盐为六氟磷酸锂；所采用的低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成；所采用的功能性添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯；所采用的有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:50:20:10；锂离子电池电解液中，电解质锂盐的浓度为1.0mol/l，二氟磷酸锂的质量分数为0.5％，二氟双草酸磷酸锂的质量分数为1％，功能性添加剂的质量分数为0.5％。
本实施例中的锂离子电池电解液是将电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂加入有机溶剂中混匀得到的。
本实施例的锂离子电池，除所采用的电解液为本实施例的锂离子电池电解液，其余完全同实施例1。
实施例6
本实施例的锂离子电池电解液由有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂组成；所采用的锂盐为六氟磷酸锂；所采用的低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成；所采用的功能性添加剂由三(三甲基硅烷)磷酸酯和三(三甲基硅基)硼酸酯组成，三(三甲基硅基)硼酸酯和三(三甲基硅基)磷酸酯的质量之比为1:1；所采用的有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:50:20:10；锂离子电池电解液中，电解质锂盐的浓度为1.0mol/l，二氟磷酸锂的质量分数为0.1％，二氟双草酸磷酸锂的质量分数为0.1％，功能性添加剂的质量分数为0.1％。
本实施例中的锂离子电池电解液是将电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂加入有机溶剂中混匀得到的。
本实施例的锂离子电池，包括正极极片、负极极片、隔膜和电解液；所采用的电解液为本实施例的锂离子电池电解液；所采用的正极极片包括正极集流体和设置在正极集流体上的正极材料层，正极材料层包括正极活性物质，正极活性物质为lini0.8co0.1mn0.1o2；所采用的负极极片包括负极集流体和设置在负极集流体上的负极活性物质层，负极活性物质层包括负极活性物质，负极活性物质为硅碳复合负极材料，其中硅元素的质量百分含量为15％；所采用的隔膜为celgard2400膜。将正极极片、隔膜、负极极片组装后，注入电解液，即可制得本实施例的锂离子电池。
实施例7
本实施例的锂离子电池电解液由有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂组成；所采用的锂盐为六氟磷酸锂；所采用的低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成；所采用的功能性添加剂为三(三甲基硅烷)磷酸酯；所采用的有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯组成，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:50:20:10；锂离子电池电解液中，电解质锂盐的浓度为0.9mol/l，二氟磷酸锂的质量分数为1％，二氟双草酸磷酸锂的质量分数为1％，功能性添加剂的质量分数为2％。
本实施例中的锂离子电池电解液是将电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂加入有机溶剂中混匀得到的。
本实施例的锂离子电池，除所采用的电解液为本实施例的锂离子电池电解液、采用硅含量为20％的硅碳复合负极材料外，其余完全同实施例6。
实施例8
本实施例的锂离子电池电解液由有机溶剂、电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂组成；所采用的锂盐为六氟磷酸锂；所采用的低阻抗添加剂由二氟磷酸锂和二氟双草酸磷酸锂组成；所采用的功能性添加剂由三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三甲基硅烷)磷酸酯组成，三(三甲基硅烷)硼酸酯和三(三甲基硅烷)磷酸酯的质量比为1:1；所采用的有机溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯组成，碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯和氟代碳酸乙烯酯的质量比为20:50:20:10；锂离子电池电解液中，电解质锂盐的浓度为1.2mol/l，二氟磷酸锂的质量分数为2％，二氟双草酸磷酸锂的质量分数为2％，功能性添加剂的质量分数为4％。
本实施例中的锂离子电池电解液是将电解质锂盐、低阻抗添加剂和功能性添加剂加入有机溶剂中混匀得到的。
本实施例的锂离子电池，除所采用的电解液为本实施例的锂离子电池电解液，其余完全同实施例6。
对比例
对比例的锂离子电池电解液由电解质锂盐和有机溶剂组成；所采用的电解质锂盐为六氟磷酸锂；所采用的有机溶剂由碳酸乙烯酯(ec)、碳酸甲乙酯(emc)与碳酸二乙酯(dec)按照体积比为3:5:2的比例混合得到；锂离子电池电解液中电解质锂盐的浓度为1.0mol/l。
对比例的锂离子电池，除采用的电解液为本对比例的电解液外，其余完全同实施例5。
实验例
分别测试实施例1～8以及对比例的锂离子电池在-10℃和45℃下循环50次以后的容量保持率，-10℃下进行测试的充/放电倍率为0.2c/0.3c，45℃下进行测试的充/放电倍率为0.5c/0.5c，测试结果见表1。
表1实施例1～8以及对比例的锂离子电池的循环性能测试结果
由表1中数据可知，实施例1～8的锂离子电池的低温循环性能明显优于对比例，可知通过低阻抗添加剂和功能型添加剂的配合使用，以及配合锂盐和溶剂的优化，可大大改善硅碳负极的界面成膜，降低低温下的界面阻抗，从而提升电解液的低温性能，拓宽硅碳锂离子电池的应用领域。