[发明专利]用于锂离子电池的高压电解液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂电池电解液，更具体地，本发明涉及高电压并提高电池电化学性能的锂电池电解液。

背景技术

由于高技术电子工业的发展，电子设备变得更小和更轻，从而导致便携式电子仪器使用的增加。对锂二次电池的研究正在积极地进行，以便满足日益增加的对高能量密度电池的需要，所述电池用作这些便携式电子仪器的电源。

目前所使用的锂离子电池正极材料如LiCoO₂、LiMn₂O₄以及新型的镍钴锰三元材料的电压大约为4V，限制了电池的功率，而且锂离子电池用钴系正极材料由于钴资源稀少导致价格昂贵，不可能广泛用于大型动力工具上。锰酸锂虽然因锰资源丰富而价格相对便宜，且安全无污染，但其高温循环稳定性差容量衰减严重的问题还没有得到很好的解决，使其商品化受到限制。

在对LiMn₂O₄改性研究中发现由过渡金属取代的锰酸锂LiMn_2-XM_xO₄(M＝Cr，Co，Ni，Cu，Fe，Mo，V)的循环性能明显优于LiMn₂O₄，而且随着过渡金属掺杂量的增加，材料在5V附近出现另一个放电平台。在这些尖晶石LiMn_2-XM_xO₄材料中，LiMn_1.5Ni_0.5O₄因具有较好的循环性能和相对较高的容量而受到广泛关注。其理论容量为147mAh/g，能量密度为690Wh/Kg。

作为开发中的正极材料，镍锰酸锂存在的核心问题主要是：需要有能在高电压下稳定工作的电解液。由于历史的原因，现在广泛使用的LiPF₆电解液的主要应用领域是以钴酸锂为正极，以石墨为负极的锂离子电池，这类电池的工作电压最高也只能达到4.2V，所以电解液体系的设计也一般只能保证在4.5V以下的范围内稳定使用，而镍锰酸锂的最高充电截止电压可达5.2V，因此常规电解液在此条件下的氧化分解问题变得明显起来。正极电位的提高也意味着负极区域的还原性环境增强，这也导致了镍锰酸锂匹配传统的石墨负极后表面SEI膜形成的动力学发生变化，而不能形成有效的SEI膜隔离电解液和碳材料，则负极材料的循环寿命也大大降低。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于高电压锂离子电池的电解液，其可以改进以镍锰酸锂为主的高电压锂离子电池的安全性和电化学性能。

另一方面，本发明提供用于配制高电压锂离子电池电解液的制备方法。

为了实现上述方面，本发明提供一种高电压锂离子电池电解液，其中该电解液包括锂盐，非水有机溶剂，及添加剂，该添加剂包括a)下面式(1)所示的化合物，及b)选自下列的化合物：砜基化合物，氟代化合物，酸酐以及醚内化合物，及其混合物：

其中R为C1～C10烷基，C1～C10烷氧基，或C6～C10芳基，优选甲基、乙基或甲氧

基，X为卤素，且m和n为1～5的整数，其中m+n小于等于6。

第二添加剂化合物b)选自砜基化合物，氟代化合物，酸酐以及醚内化合物，及其混合物。

所述砜基化合物如下面式(2)～(4)所示：

式中R2和R3独立选自一级、二级或三级烷基，链状烯基，或芳基；并优选C1～C4烷基，C2～C4链状烯基，或C6～C14芳基，

式中P为0～3，

所述砜基化合物优选二甲砜，乙烯基砜，苯基砜，四亚甲基砜，丁二烯基砜和环丁砜中一种或两种以上的混合物。

本发明的高电压锂离子电池电解液，其中(1)所示的化合物添加剂为0.1～50质量分数。

本发明的高电压锂离子电池电解液，其中该砜基化合物为0.01～10质量分数。

本发明的高电压锂离子电池电解液，其中该氟代化合物为0.1～50质量分数。

本发明的高电压锂离子电池电解液，其中该酸酐以及醚内化合物为0.1～50质量分数。

通过以下说明并结合附图，本发明的其它特征和/或优点将会更加显而易见，在附图中，相同的附图标记始终代表相同或相似的部件。

附图说明

图1分别是本发明实施例1和实施例2的电池的循环伏安图；

具体实施方式