[发明专利]天然石墨负极锂离子电池用的电解液

说明书

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，具体地属于锂离子电池领域，涉及以天然石墨为负极的锂离子电池中的电解液。

背景技术

近年来，随着电动汽车的快速发展和锂离子电池在电动汽车中的广泛应用，小容量的锂离子电池已不能满足市场使用要求，开发大容量动力型锂离子电池成为人们深入研究的目标，并取得了一定的研究成果，如18650型电池的容量已经由1.8Ah(2002年)提高到了2.6Ah(2006年)。

在锂离子电池中，负极材料是影响电池容量的重要因素之一。石墨类材料由于具有低嵌入电位、优良的嵌入-脱嵌性能及平坦的电压平台，已成为目前商业化锂离子电池中广泛使用的负极材料。这类材料又分为人造石墨和天然石墨。人造石墨的放电容量一般在300～330mAh/g，低于理论容量值，不太适用于大容量锂离子电池的开发研究。而且，从长远目标出发，其成本高的缺点也将限制以人造石墨为负极的锂离子电池在电动汽车中的大量使用。天然石墨具有放电容量高的优点，接近372mAh/g的理论值，然而其容量衰减较快，特别是在碳酸丙烯酯基电解液中。所以目前应用比较少，但天然石墨价格低廉和容量较高的优势使其成为广大电池厂家制备大容量锂离子电池负极材料的宏远目标。

电解液也是锂离子电池的重要组成部分，在电池正、负极之间起输送离子和传导电流的作用，对电池性能产生很大的影响。目前商业化的锂离子电池中，应用广泛的电解液是将LiPF₆溶解在以碳酸乙烯酯为基础的二元或三元混合溶剂中(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯)，很少使用碳酸丙烯酯为溶剂。究其原因是：碳酸丙烯酯容易同Li+一起向石墨电极发生共嵌现象，导致电极剥离，进而使石墨电极可逆容量下降，甚至导致循环性能完全丧失。但是，碳酸丙烯酯具有支持电解质溶解度大、使用温度范围广、电位窗口宽、熔点低、沸点高等特点，采用碳酸丙烯酯基电解液的锂离子电池具有高温/低温综合性能好的优点。

发明内容

本发明的目的是提供一种有利在天然石墨负极表面还原形成稳定有效的固体电解质界面膜(SEI膜)的电解液。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

在天然石墨负极锂离子电池用的电解液中含有如下结构式的添加剂，

式中R₁为芳基、C1-4烷基或氢；R₂为氢、氟、C1-4烷基或芳基；R₃为氢、氟、C1-4烷基或芳基，添加剂加入量为电解液质量的0.5～5％；

所述添加剂中的芳基中的-H可任选被一个或多个独立选自卤素、OH或CN取代；所述的烷基中的-H可任选被一个或多个氟原子取代；

所述的添加剂中的R₁为苯基；R₂为氢、R₃为氢；

所述的添加剂中的R₁还可为2-溴苯基，R₂为氢、R₃为氢；

所述的电解液所用的电解质盐为LiPF₆、LiBF₄、LiCF₃SO₃、LiN(CF₂SO₂)₂、LiClO₄、Li(C₂O₄)₂B或LiAsF₆中的至少一种；

所述的电解液所用的溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯或环丁砜中的至少一种，电解液浓度为0.5～1.2mol/L；

所述的锂离子电池中的正极活性物质选自钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂或钴锰镍三元材料。

本发明的有益效果是：该电解液有利于在天然石墨负极表面还原形成稳定有效的固体电解质界面膜，从而提高锂离子电池容量，使天然石墨负极锂离子电池具有循环性能和高温/低温综合性能好的优点。

附图说明

图1为实施例1和比较例1所得的电解液分别注入到天然石墨为负极，钴酸锂为正极的锂离子电池的循环性能对比图。

图2为实施例2和比较例2所得的电解液分别注入到天然石墨为负极，钴酸锂为正极的锂离子电池的循环性能对比图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的描述。

实施例1