CN111525190B

CN111525190B - 电解液及锂离子电池

Info

Publication number: CN111525190B
Application number: CN202010354745.3A
Authority: CN
Inventors: 陈石穿; 赵卫军; 林玉春; 陶亮; 其他发明人请求不公开姓名
Original assignee: Envision Ruitai Power Technology Shanghai Co Ltd
Current assignee: Envision Ruitai Power Technology Shanghai Co Ltd
Priority date: 2020-04-29
Filing date: 2020-04-29
Publication date: 2021-03-09
Anticipated expiration: 2040-04-29
Also published as: CN111525190A

Abstract

本申请实施例提供一种电解液及锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域。电解液包括有机溶剂和溶解于所述有机溶剂中的添加剂，所述添加剂包括三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯和1,3‑丙磺酸内酯。该电解液能够使锂离子电池兼具较好的高温性能和低温性能，尤其是电解液应用到锂离子二次电池中后，锂离子二次电池能够同时具有较好的高温存储性能、高温循环性能以及较低的低温直流阻抗。

Description

电解液及锂离子电池

技术领域

本申请涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种电解液及锂离子电池。

背景技术

目前，人们对新能源汽车最关注的几个问题包括：新能源汽车的续航能力、价格以及安全性。其中，动力电池作为新能源汽车的核心技术之一，锂离子电池因具有高能量密度、高工作电压和长使用寿命等优点成为动力电池的首选。随着锂离子电池的广泛应用，对其环境适应性也提出了更高的要求，现在的动力电池有时候需要在极端条件下使用，如温度很高或者很低的环境中。但是相对于常规环境而言，一般的锂离子电池在极端条件使用时性能会发生非常明显恶化。

电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池的高温性能、低温性能有着重大的影响，然而在通常情况下，从电解液的角度改善锂离子电池的高温性能和低温性能存在矛盾。以锂离子二次电池为例，一方面，通过加入成膜添加剂钝化正负极界面可改善高温性能，但由于同时增加了正负极界面阻抗，使得锂离子二次电池的充放电倍率性能和低温放电性能严重恶化。另一方面，通过优化电解液的有机溶剂组成(如添加大量低粘度的有机溶剂)，使电解液在低温下的粘度降低，电导率提高，可以提高锂离子二次电池的充放电倍率性能和低温放电性能，但是高温性能通常会变差，无法最终解决锂离子二次电池在应用中的问题。

因此亟需开发一种电解液使锂离子电池兼具较好的高温性能和低温性能，使锂离子二次电池在高温下具有较好的循环性能和存储性能，同时在低温下具有较低的直流阻抗。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种电解液及锂离子电池，电解液能够使锂离子电池兼具较好的高温性能和低温性能，尤其是电解液应用到锂离子二次电池中后，锂离子二次电池能够同时具有较好的高温存储性能、高温循环性能以及较低的低温直流阻抗。

第一方面，本申请实施例提供了一种电解液，其包括有机溶剂和溶解于有机溶剂中的锂盐、添加剂，添加剂包括三叔丁基硼酸酯，以及碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯中的至少一种。

在上述技术方案中，该电解液包括添加剂：三叔丁基硼酸酯，以及碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯中的至少一种，其中，三叔丁基硼酸酯可以保证形成的电化学储能装置化成(电池制造后，通过一定的充放电方式将其内部正负极活性物质激活，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程)时，在负极表面能够形成一层致密均匀且具有较高离子传导性的SEI膜(solid electrolyte interface，固体电解质界面膜，是由于电解液在首次充放电时分解，在电极表面形成的一层稳定的界面膜)，从而该电解液能够使锂离子电池兼具较好的高温性能和低温性能，尤其是电解液应用到锂离子二次电池中后，锂离子二次电池能够同时具有较好的高温存储性能、高温循环性能以及较低的低温直流阻抗。而且，碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙磺酸内酯(PS)中的至少一种和三叔丁基硼酸酯配合使用，成膜的无机成分更多，能够使形成的SEI膜更薄更致密。

在一种可能的实现方式中，三叔丁基硼酸酯的含量为电解液总质量的0.01％～5％，可选为0.05％～3％，进一步可选为0.5％～2％。

和/或，碳酸亚乙烯酯的含量为电解液总质量的0.01％～3％，可选为0.1％～1％；

和/或，1,3-丙磺酸内酯的含量为电解液总质量的0.01％～3％，可选为0.1％～1％。

在上述技术方案中，三叔丁基硼酸酯的含量为电解液总质量的0.01％～5％，当三叔丁基硼酸酯的含量低于电解液总质量的0.01％时，三叔丁基硼酸酯对负极SEI膜的修饰不明显，不能有效降低界面阻抗，对大倍率充电性能和低温析锂情况没有明显改善；当三叔丁基硼酸酯的含量高于电解液总质量的5％时，三叔丁基硼酸酯会促进锂盐的分解，导致二次锂电池的高温循环性能和高温存储性能变差。

碳酸亚乙烯酯的含量为电解液总质量的0.01％～3％，当碳酸亚乙烯酯的含量低于电解液总质量的0.01％时，没有成膜作用；当碳酸亚乙烯酯的含量高于电解液总质量的3％时，碳酸亚乙烯酯成膜变厚，阻抗升高。

1,3-丙磺酸内酯的含量为电解液总质量的0.01％～3％，当1,3-丙磺酸内酯的含量低于电解液总质量的0.01％时，没有高温产气抑制作用；当1,3-丙磺酸内酯的含量高于电解液总质量的3％时，阻抗变大。

在一种可能的实现方式中，添加剂包括三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯；可选的，三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯的质量比为2～4：1～2：1～2。

在上述技术方案中，碳酸亚乙烯酯也具有成膜作用，碳酸亚乙烯酯形成的膜是一种简单的线性结构，随着碳酸亚乙烯酯不断生长，SEI膜会不断变厚。而且，碳酸亚乙烯酯成膜的时候会形成自由基，自由基进攻1,3-丙磺酸内酯和三叔丁基硼酸酯，从单纯的线性结构变成含S和含B的三维骨架，降低溶出金属对负极SEI破坏。同时三叔丁基硼酸酯中，B是缺电子基，可以吸附锂盐中的阴离子(比如氟化锂和碳酸锂的阴离子)，并引入骨架里，让骨架里面存在锂离子，阻抗降低。链终止，不会生长，SEI膜比较薄。B起到交联作用，形成B-O-B网络。从而进一步改善电化学储能装置的电化学性能：可以减少副反应，延长循环，电池的首次效率更好；电解液适用的体系更广，普适性更好。

三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)按照一定的用量比例配合使用，具有较好的协同作用，能够让电池达到比较好的高温性能和低温性能，有助于电池性能提升。

在一种可能的实现方式中，锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、双(草酸)硼酸锂、二氟(草酸)硼酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂、二氟双(草酸)磷酸锂和四氟(草酸)磷酸锂中的一种或几种；可选的，锂盐选自六氟磷酸锂或上述锂盐中六氟磷酸锂以外的锂盐与六氟磷酸锂以任意比例混合形成的锂盐；进一步可选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂和双(三氟甲磺酰)亚胺锂混合形成的锂盐。

在上述技术方案中，选择特定的锂盐作为电解质盐，例如LiFSI，尤其是选择选择六氟磷酸锂或其它锂盐与六氟磷酸锂，比如六氟磷酸锂和双(三氟甲磺酰)亚胺锂混合形成的锂盐，能够提高安全性和导电性。

在一种可能的实现方式中，电解液中锂盐的浓度为0.5mol/L～2.5mol/L。

在上述技术方案中，若电解液中电解质盐的浓度过低，低于0.5mol/L，则电导率降低，阻抗增大；若电解液中电解质盐的浓度过高，高于2.5mol/L，则电导率也会变低。

在一种可能的实现方式中，有机溶剂包括选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、二甲基亚砜、环丁砜、二甲基砜和四氢呋喃中的一种或几种；和/或，有机溶剂为非水有机溶剂。

在一种可能的实现方式中，添加剂还包括硫酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或两种。

在上述技术方案中，上述物质与三叔丁基硼酸酯联合使用可进一步改善电化学储能装置的电化学性能。

第二方面，本申请实施例提供了一种锂离子电池，其包括正极、负极、隔膜和第一方面提供的电解液。

在上述技术方案中，含有第一方面提供的电解液的锂离子电池兼具较好的高温性能和低温性能，尤其是形成的锂离子二次电池能够同时具有较好的高温存储性能、高温循环性能以及较低的低温直流阻抗。

在一种可能的实现方式中，正极的正极活性物质包含选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、镍锰酸锂、锰酸钴锂、富锂锰基材料和三元正极材料中的至少一种，三元正极材料为LiNi_1-x-y-zCo_xMn_yAl_zO₂，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1；

和/或，负极的负极活性物质包含选自人造石墨、天然石墨、单质硅、硅氧化合物和硅基合金中的一种或几种；

和/或，隔膜包括基膜和涂覆在基膜上的纳米氧化铝涂层，基膜为PP、PE和PET中的至少一种，纳米氧化铝涂层的厚度为1.0～6.0μm。

在上述技术方案中，选择特定的正极活性物质，能够提高能量密度和安全性；选择特定的负极活性物质，稳定性和倍率性能能够提高；选择特定的隔膜，能够增强三元正极材料电池的安全性能。

在一种可能的实现方式中，锂离子电池的充电截止电压为4.1～5.5V。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本申请实施例的电解液及锂离子电池进行具体说明。

本申请实施例提供一种电解液，其包括有机溶剂和溶解于有机溶剂中的电解质盐、添加剂。添加剂主要是指成膜添加剂，一般包括三叔丁基硼酸酯，以及碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯中的至少一种，具体可以包括三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)；在本申请的一些实施例中，添加剂还包括硫酸亚乙烯酯(DTD)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的一种或两种。

作为一个示例，电解液包含有机溶剂和电解质盐、三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯；作为另外一个示例，电解液包含有机溶剂和电解质盐、三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、硫酸亚乙烯酯；作为其他一个示例，电解液包含有机溶剂和电解质盐、三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙磺酸内酯、硫酸亚乙烯酯和氟代碳酸乙烯酯。

在本申请所选用的添加剂中，三叔丁基硼酸酯的CAS号为：C₁₂H₂₇BO₃，结构式为：

三叔丁基硼酸酯的含量一般为电解液总质量的0.01％～5％，可选为0.05％～3％，进一步可选为0.5％～2％，比如为0.01％、0.05％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、2％、3％、4％、5％或任意上述两个点值之前的中间值。

另外，碳酸亚乙烯酯的含量一般为电解液总质量的0.01％～3％，可选为0.1％～1％，比如为0.01％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、2％、3％或任意上述两个点值之前的中间值。1,3-丙磺酸内酯的含量为电解液总质量的0.01％～3％，可选为0.1％～1％，比如为0.01％、0.1％、0.3％、0.5％、0.8％、1％、2％、3％或任意上述两个点值之前的中间值。需要说明的是，碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯的含量可以相等，也可以不等，本申请并不作限制。

在本申请的一些实施例中，三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)的质量比为2～4：1～2：1～2，例如三者的比例为4:1:1、3:1:1、2:1:1、1:1:1、3:2:2、3:1:2或4:2:1。

在本申请的一些实施例中，电解液还含有硫酸亚乙烯酯(DTD)和/或氟代碳酸乙烯酯(FEC)，硫酸亚乙烯酯或氟代碳酸乙烯酯的含量一般为电解液总质量的0.01％～2％，可选为0.1％～1％。

本申请对电解质盐的浓度没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，电解液中电解质盐的浓度一般为0.5mol/L～2.5mol/L。

本申请通常采用锂盐作为电解质盐，在相应的电解液中，锂盐的种类没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。具体地，锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、高氯酸锂(LiClO₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、六氟锑酸锂(LiSbF₆)、双(草酸)硼酸锂[LiB(C₂O₄)₂或LiBOB]、二氟(草酸)硼酸锂[LiBF₂(C₂O₄)或LiDFOB]、双(氟磺酰)亚胺锂[LiN(SO₂F)₂或LiFSI]、双(三氟甲磺酰)亚胺锂[LiN(SO₂CF₃)2LiTFSI]、二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)、二氟双(草酸)磷酸锂[LiPF₂(C₂O₄)₂]和四氟(草酸)磷酸锂[LiPF₄(C₂O₄)]中的一种或几种。从使用及商业化角度考虑，锂盐可选选自LiPF₆或其它锂盐与LiPF₆以任意比例混合形成的锂盐；进一步可选的，锂盐选自六氟磷酸锂LiPF₆和双(三氟甲磺酰)亚胺锂LiFSI混合形成的锂盐。相应的，电解液中锂盐的浓度一般为0.5mol/L～2.5mol/L。

本申请对有机溶剂的种类并没有具体的限制，可根据实际需求进行选择。可选的，有机溶剂选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、γ-丁内酯(BL)、甲酸甲酯(MF)、甲酸乙酯(MA)、乙酸乙酯(EA)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、二甲基亚砜(DMSO)、环丁砜(TMSO)、二甲基砜(MSM)和四氢呋喃(THF)中的一种或几种。通常情况下，有机溶剂为非水有机溶剂，即是由上述特定有机溶剂组成的非水有机溶剂，相应的电解液即为非水电解液。从使用及商业化角度考虑，非水有机溶剂使用碳酸酯和羧酸酯，比如碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯。

需要说明的是，本申请的电解液可以在不同的电化学储能装置中使用，其中的电解液不仅可以为液体状的电解质，还可以为凝胶化的电解质使用。作为一种示例，本申请中的电化学储能装置可以为锂离子电池，也可以为锂离子电容器。下面对本申请的电化学储能装置的部分类型进行详细说明。

本申请实施例提供一种锂离子电池，具体为锂离子一次电池(一次锂电池)或锂离子二次电池(二次锂电池)，其包括正极、负极、隔膜和上述的电解液。

在锂离子电池中，正极包含选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂，镍锰酸锂、锰酸钴锂，富锂锰基材料和三元正极材料中的至少一种作为正极活性物质，三元正极材料为LiNi_1-x-y-zCo_xMn_yAl_zO₂，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1。

在锂离子电池中，负极包括负极集流体和设置于负极集流体上的负极膜片，负极集流体一般为铜箔，负极膜片包含负极活性物质、负极导电剂和粘结剂，负极活性物质选自人造石墨、天然石墨、硅、硅氧化合物、硅基合金，活性炭中的一种或几种；负极导电剂选自乙炔黑、导电炭黑(Super P、Super S、350G)、碳纤维(VGCF)、碳纳米管(CNT)、科琴黑中的一种或几种。

在锂离子电池中，对隔离膜的种类没有具体限制，可根据实际需求进行选择，具体地，隔膜包括基膜和涂覆在基膜上的纳米氧化铝涂层，基膜为PP、PE和PET中的至少一种，纳米氧化铝涂层的厚度为1.0～6.0μm。

当锂离子电池具体为含有本申请提供的电解质的锂离子二次电池时，能够取得较好的高温性能和低温性能，具体的，二次锂电池能同时具有优良的高温循环性能、高温存储性能、低温放电性能和大倍率充电性能，且二次锂电池的低温析锂情况也能够得到明显抑制。通常情况下，锂离子二次电池的充电截止电压为4.1～5.5V。

本申请实施例还提供一种锂离子电容器，其包括正极、负极、隔膜和上述的电解液。该锂离子电容器是利用锂离子在作为负极的石墨等碳材料中的嵌入来储藏能量的蓄电装置；正极可以为利用活性炭电极和电解液之间的双电层的正极或利用π共轭高分子电极的掺杂、脱掺反应的正极等。

以下结合实施例对本申请的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种电解液和含有该电解液的锂离子二次电池，具体制备方法如下：

(1)电解液的制备：

在充满氩气的手套箱(水分＜10ppm，氧分＜1ppm)中，将碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)按质量比为EC:DEC:EMC＝3:2:5进行混合形成非水有机溶剂。

在混合溶液中加入干燥的锂盐和添加剂溶解，具体是先加入添加剂，再缓慢加入锂盐，搅拌至完全溶解，得到电解液。

本实施例中所用到的锂盐为LiPF₆和LiFSI，LiPF₆的质量分数为12.5％，LiFSI的质量分数为0.5％；本实施例中所用到的添加剂为三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙磺酸内酯和硫酸亚乙烯酯(DTD)，三叔丁基硼酸酯的质量分数为1％、碳酸亚乙烯酯(VC)的质量分数为0.5％、1,3-丙磺酸内酯的质量分数为0.5％。

(2)锂离子二次电池的制备：

将正极活性物质LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(LNCM)、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按质量比95∶3∶2在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Al箔上烘干、冷压，得到正极极片，其压实密度为3.45g/cm³。

将负极活性物质石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂碳甲基纤维素钠(CMC)按照质量比96∶2∶1∶1在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Cu箔上烘干、冷压，得到负极极片，其压实密度为1.65g/cm3。

以厚度9μm的聚乙烯(PE)为基膜，并在基膜上涂覆纳米氧化铝涂层3μm，得到隔膜。

将正极极片、隔膜、负极极片按顺序叠好，使隔膜处于正极极片和负极极片中间起到隔离的作用，并叠片得到裸电芯。

将裸电芯装入铝塑膜，然后在80℃下烘烤除水后，注入相应的电解液并封口，之后经过静置、热冷压、化成、夹具、分容等工序，获得成品软包装锂离子二次电池。

实施例2～6

各实施例提供一种电解液和含有该电解液的锂离子二次电池，具体制备方法与实施例1的大致相同，不同之处在于：各实施例的电解液所选用的锂盐和添加剂种类和含量如表1所示。

对比例1～8

各对比例提供一种电解液和含有该电解液的锂离子二次电池，具体制备方法与实施例1的大致相同，不同之处在于：各对比例的电解液所选用的锂盐和添加剂种类和含量如表1所示。

表1 不同实施例和对比例的电解液所选用的锂盐和添加剂

以下对实施例1～7和对比例1～8的锂离子二次电池进行测试。

一、锂离子二次电池的高温存储性能测试

测试过程：在25℃下，将锂离子二次电池静置30分钟，之后以1C恒流充电至电压为4.3V，然后以4.3V恒压充电至电流为0.05C，此时测试锂离子二次电池的体积并记为V0；然后将满充的锂离子二次电池放入60℃恒温箱中，存储60天，采用排水法测试体积并记为V1。

计算方式：锂离子二次电池60℃存储60天后的体积膨胀率(％)＝(V1-V0)/V0×100％。

二、锂离子二次电池的高温循环性能测试

测试过程：在45℃下，将锂离子二次电池静置30分钟，之后以3C恒流充电至电压为4.3V，进一步以4.3V恒压充电至电流为0.05C，静置5分钟，然后以1C恒流放电至电压为2.8V，此为一个充放电循环过程，此次的放电容量为锂离子二次电池的首次放电容量。将锂离子二次电池按照上述方法进行500次循环充电/放电测试。

计算方式：锂离子二次电池45℃循环N次后的容量保持率(％)＝(循环N次后的放电容量/首次循环的放电容量)×100％。

三、锂离子二次电池的大倍率充电性能测试

测试过程：在25℃下，将锂离子二次电池静置30分钟，然后以1C倍率恒流放电至2.8V，静置5min，之后以0.5C倍率恒流充电至4.3V，并静置5分钟，之后以1C倍率恒流放电至2.8V，得到0.5C倍率充电下的充电容量。

在25℃下，将锂离子二次电池静置30分钟，然后以1C倍率恒流放电至2.8V，静置5min，之后将锂离子二次电池分别以不同倍率(1C、3C、5C)恒流充电至4.3V，并静置5分钟，之后以1C倍率恒流放电至2.8V，得到不同倍率(1C、3C、5C)充电下的充电容量。

计算方式：锂离子二次电池不同倍率充电下的充电容量比(％)＝不同倍率(1C、3C、5C)充电下的充电容量/0.5C倍率充电下的充电容量×100％。

四、锂离子二次电池的低温放电性能测试

测试过程：在25℃下，将锂离子二次电池静置30分钟，之后以1C恒流充电至电压为4.3V，进一步以4.3V恒压充电至电流为0.05C，并静置5分钟，然后将锂离子二次电池分别在不同温度(25℃、0℃、-20℃)下静止4h后，以1C恒流放电至电压为2.8V，放电结束后再静置5分钟，记录此时锂离子二次电池的放电容量。

计算方式：锂离子二次电池不同温度下的放电容量比(％)＝(0℃、-20℃下的放电容量)/(25℃下的放电容量)×100％。

五、锂离子电池的低温直流阻抗(DCR)测试

测试过程：在25℃下调整锂离子电池的荷电状态(SOC)至满充容量的20％，将锂离子电池置于25℃的温箱中，静置2小时，50SoC 4C DC/3C CC DCR。

表2 不同实施例和对比例的测试结果

从表1可知，实施例1～7的电解液中同时加入了三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)，对比例1、2的电解液未添加三叔丁基硼酸酯，对比例3、5的电解液未添加三叔丁基硼酸酯和1,3-丙磺酸内酯(PS)，对比例4、6的电解液未添加三叔丁基硼酸酯和碳酸亚乙烯酯(VC)，对比例7、8的电解液未添加三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)。

综合表2中实施例1～7和对比例1～8的高温性能和低温性能，可以看出，实施例1，3和4的锂离子二次电池同时具有优良的高温性能和低温性能，其中以实施例1的结果相对最好。由此可知，本申请实施例的电解液中三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)按照一定的比例配合使用能够达到比较好的高温性能和低温性能。

实施例2的综合性能优于对比例8的综合性能，说明电解液中添加三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)，能增强锂离子电池的低温性能；实施例5的综合性能优于对比例4的综合性能，说明电解液中添加三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)，相较于添加1,3-丙磺酸内酯(PS)和硫酸亚乙烯酯(DTD)，能够显著增强低温性能。

另外，从表2中对实施例1～6的结果对比发现，电解液中的三叔丁基硼酸酯、碳酸亚乙烯酯(VC)和1,3-丙磺酸内酯(PS)三者的相对含量过低或者过高，均会恶化锂离子二次电池的性能，其中以实施例1的结果相对最好。从实施例1和实施例7结果可以发现，采用LiPF₆和LiFSI配合作为锂盐具有突出的效果。

综上所述，本申请实施例的电解液及锂离子电池，电解液能够使锂离子电池兼具较好的高温性能和低温性能，尤其是电解液应用到锂离子二次电池中后，锂离子二次电池能够同时具有较好的高温存储性能、高温循环性能以及较低的低温直流阻抗。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。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

1.一种电解液，其特征在于，其包括有机溶剂和溶解于所述有机溶剂中的锂盐、添加剂，所述添加剂包括三叔丁基硼酸酯，以及碳酸亚乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯，所述三叔丁基硼酸酯、所述碳酸亚乙烯酯和所述1,3-丙磺酸内酯的质量比为2~4：1~2：1~2。

2.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述三叔丁基硼酸酯的含量为所述电解液总质量的0.01％~5％；

和/或，所述碳酸亚乙烯酯的含量为所述电解液总质量的0.01％~3％；

和/或，所述1,3-丙磺酸内酯的含量为所述电解液总质量的0.01％~3％。

3.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述三叔丁基硼酸酯的含量为所述电解液总质量的0.05％~3％；

和/或，所述碳酸亚乙烯酯的含量为所述电解液总质量的0.1％~1％；

和/或，所述1,3-丙磺酸内酯的含量为所述电解液总质量的0.1％~1％。

4.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、六氟锑酸锂、双(草酸)硼酸锂、二氟(草酸)硼酸锂、双(氟磺酰)亚胺锂、双(三氟甲磺酰)亚胺锂、二氟磷酸锂、二氟双(草酸)磷酸锂和四氟(草酸)磷酸锂中的一种或几种。

5.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂或上述锂盐中六氟磷酸锂以外的锂盐与六氟磷酸锂以任意比例混合形成的锂盐。

6.根据权利要求5所述的电解液，其特征在于，所述锂盐选自六氟磷酸锂和双(三氟甲磺酰)亚胺锂混合形成的锂盐。

7.根据权利要求4所述的电解液，其特征在于，所述电解液中锂盐的浓度为0.5mol/L~2.5mol/L。

8.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、二甲基亚砜、环丁砜、二甲基砜和四氢呋喃中的一种或几种。

9.根据权利要求1所述的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括硫酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或两种。

10.一种锂离子电池，其特征在于，其包括正极、负极、隔膜和如权利要求1至9中任一项所述的电解液。

11.根据权利要求10所述的锂离子电池，其特征在于，所述正极的正极活性物质包含选自钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钒酸锂、磷酸铁锂、磷酸铁锰锂、镍锰酸锂、锰酸钴锂和三元正极材料中的至少一种，所述三元正极材料为LiNi_1-x-y-zCo_xMn_yAl_zO₂，其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1且0≤x+y+z≤1；

和/或，所述负极的负极活性物质包含选自人造石墨、天然石墨、单质硅、硅氧化合物和硅基合金中的一种或几种；

和/或，所述隔膜包括基膜和涂覆在所述基膜上的纳米氧化铝涂层，所述基膜为PP、PE和PET中的至少一种，所述纳米氧化铝涂层的厚度为1.0~6.0μm。

12.根据权利要求10所述的锂离子电池，其特征在于，所述锂离子电池的充电截止电压为4.1~5.5V。