[发明专利]一种含氟代羧酸酯的高电压锂离子电池电解液

说明书

本发明公开了一种用于高电压锂离子的电池电解液，含有(A)锂盐、(B)氟代羧酸酯、(C)有机溶剂和(D)功能添加剂四种组分，所述四种组分占电解液的质量分数依次为：10～15％、0.5～50％、30～85％、0.1～5％。本发明提供的电池电解液适合用于4.35v以上的高电压锂离子电池。

技术领域

本发明涉及一种高电压锂离子电池电解液，特别是涉及一种含氟代羧酸酯的高电压锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点，广泛应用于日常生活的各个领域，包括各种便携式电子设备和电动汽车等。决定锂离子电池能量密度、功率密度和成本的主要因素是正极材料，其中能量密度通过电压和容量两个参数表征，具有高电压和大容量的电池正极材料是未来更小更轻电池的发展方向，例如使用LiNi_0.5Mn_1.5O₄和LiCoPO₄等作为高电压正极材料的锂离子电池的放电电压可高达5V左右，进一步拓宽了其在大功率电气设备(尤其是电动汽车)上的使用。

当前应用于商品化锂离子电池的液体电解液一般以六氟磷酸锂(LiPF6)作为导电盐，以高粘度、高介电常数的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)与低粘度、低介电常数的碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、或甲基乙基碳酸酯(EMC)构成的混合物为溶剂。虽然此种液体电解液获得了广泛应用，但存在以下缺陷，阻碍了其在高电压锂离子电池中的应用：(1)LiPF₆热稳定性和化学稳定性较差，特别是在低温下易发生晶析或固化、黏度增加，导致电导率急剧下降、电解质与电极的界面阻抗迅速增加，从而致使电池不能工作；(2)当体系电压高于4.5V时，常规碳酸酯基电解液溶剂如EC会发生分解从而造成电池性能下降。

因此需要开发一种新的适用于高电压锂离子电池的液体电解液。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池电解液，具有高热稳定性和化学稳定性，将其应用于高电压锂电池后，能够提高电池循环寿命和储存寿命。

为达到发明目的本发明采用的技术方案是：

一种用于高电压锂离子的电池电解液，所述电解液含有四种组分：(A)锂盐、(B)氟代羧酸酯、(C)有机溶剂和(D)功能添加剂；

所述氟代羧酸酯为氟代链状羧酸酯或氟代环状羧酸酯，其中：

氟代链状羧酸酯具有以下结构式(I)：

其中：Rf₂选自C1-C5含氟烷基，Rf₁选自C1-C5烷基或C1-C5含氟烷基；

氟代环状羧酸酯为以下(II)所示化合物中的一种，且所示化合物的五元环或六元环中至少有一个H原子被F取代

所述锂盐在电解液中的质量分数为10～15％，所述氟代羧酸酯在电解液中的质量分数为0.5～50％，所述有机溶剂在电解液中的质量分数为30～85％，所述功能添加剂在电解液中的质量分数为0.1～5％；

所述有机溶剂不包括氟代羧酸酯和功能添加剂。

作为优选的方式，上述氟代链状羧酸酯中，Rf₂优选为C1-C3含氟烷基，Rf₁优选自C1-C3烷基或C1-C3含氟烷基；上述氟代环状羧酸酯优选为氟代丁内酯。

作为优选的方式，上述电解液中，所述锂盐在电解液中的质量分数为10～15％，所述氟代羧酸酯在电解液中的质量分数为20～44％，所述其它有机溶剂在电解液中的质量分数为45～69％，所述功能添加剂在电解液中的质量分数为1～5％