[发明专利]非水电解液与锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及非水电解液与锂离子电池。

背景技术

在现有的实用化二次电池系统中，锂离子电池因具有比能量高、比功率大、循环寿命长、无记忆效应、自放电小等显著优势，长期以来一直牢牢占据着移动通讯、手提电脑、数码相机等便携式电子产品的市场，并被认为是今后新能源动力电池和储能电池的首选。

目前，商品化锂离子电池所采用的电解液由有机溶剂以及溶于其中的LiPF₆所组成。其中，有机溶剂通常是以介电常数大的碳酸乙烯酯(EC)为基础的二元或三元混合溶剂，链状碳酸酯(DMC、DEC或EMC)、羧酸酯或醚类为共溶剂。这些常用溶剂具有电导率高、与锂盐的溶解性好、且能够在正负极形成稳定的SEI膜等特点，因而被认为是电解液体系溶剂的最佳选择。然而，随着高电压正极材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiMPO₄(M＝Mn、Co、V)等的开发，它们的充电截止电压均在4.7V以上，而传统的有机溶剂在电位达到4.5V时，会在高氧化活性的正极材料表面发生不可逆的氧化分解，并且其也存在沸点低、闪点低、易燃烧等问题，严重阻碍了高电压锂离子电池的开发与应用。

为了改善高电压锂离子电池正极的循环稳定性，就电解液方面而言，研究者们从添加剂、抗氧化性溶剂两个方面开展了大量的工作。一方面，在电解液中加入少量的添加剂，改善正极界面膜的组成，有效抑制电解液溶剂在充电态正极表面的氧化分解，然而，在电池充电末期，局部的电压极化不均匀很可能在局部区域产生过高的过电位，不可避免地电解液溶剂仍然会发生氧化分解，导致电池循环性能的严重恶化。另一方面，寻找抗氧化性溶剂，目前研究最多的抗氧化性溶剂主要包括二腈类、砜类和离子液体，从现在的研究进展来看，它们虽然具有抗氧化性好的特点，但存在的最主要问题是，与石墨类碳负极兼容性差，导致电池的充放电库伦效率低，限制了其在实际锂离子电池体系中的应用

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种非水电解液与锂离子电池，该非水电解液的抗氧化性较好。

本发明提供了一种非水电解液，包括：溶剂、锂盐与添加剂；所述溶剂为氟代碳酸酯溶剂与碳酸酯溶剂；所述添加剂为含氟醚和/或含氟羧酸酯。

优选的，所述氟代碳酸酯溶剂选自氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯与三氟代碳酸丙烯酯中的一种或多种。

优选的，所述氟代碳酸酯溶剂与溶剂的体积比大于或等于50％。

优选的，所述碳酸酯溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯与碳酸甲乙酯中的一种或多种。

优选的，所述添加剂的质量为非水电解液质量的0.005％～10％。

优选的，所述含氟醚为式(I)所示的化合物：

其中，R₁^f选自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物或C1～C12的含氟烷基。

优选的，所述含氟羧酸酯为式(II)所示的化合物：

其中，R₂^f选自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物或C1～C12的含氟烷基。

优选的，所述锂盐的浓度为0.5～3mol/L。

优选的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂与双氟磺酰亚胺锂中的一种或多种。

本发明还提供了一种锂离子电池，包括非水电解液。

本发明提供了一种非水电解液与锂离子电池，该非水电解液包括溶剂、锂盐与添加剂；所述溶剂为氟代碳酸酯溶剂与碳酸酯溶剂；所述添加剂为含氟醚和/或含氟羧酸酯。与现有非水电解液相比，本发明采用氟代碳酸酯溶剂为基础溶剂，从而提高了非水电解液的抗氧化性、改善了电解液的离子电导率、降低了非水电解液的可燃性，并且氟代碳酸酯的熔点比碳酸酯溶剂低，从而拓宽了锂离子电池的工作温度，提高了电池的低温性能；同时，本发明在非水电解液中添加了含氟醚和/或含氟碳酸酯作为添加剂，由于含氟醚与含氟羧酸酯的还原电位较高，优先在负极的表面被还原，改善了SEI膜的组成，从而改善了非水电解液的成膜性能。

附图说明

图1为本发明用对比例3中的非水电解液采用铂微电极进行循环伏安测试得到的循环伏安图；

图2为本发明用实施例1～3及对比例1～2中得到的非水电解液制备的扣式电池电导率曲线图；