[发明专利]一种锂离子电池用高电压电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池用高电压电解液。

背景技术

随着全球能源危机的不断加深、石油资源的日趋枯竭，大气污染、全球气温上升的危害加剧，以欧美为主的一些西方国家开始制订并逐步执行严格的汽车尾气排放标准，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，都正在加紧开发无排放或低排放、低油耗的清洁汽车，发展新能源电动汽车将是解决这个技术难点的最佳途径，低能耗、无污染的绿色汽车开始成为人们关注的热点。

锂离子电池具有工作电压高、比容量高、循环寿命长、与环境友好以及无记忆效应等优点，在便携式电子设备中已广泛应用，为进一步满足其在电动汽车和大型储能装备中的应用需求，需开发出具有高能量密度的电池。为增加电池的能量密度，可采用高电压的正极材料，如LiCoPO₄、LiMnPO₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄等。但目前商用锂离子电池电解液是将六氟磷酸锂溶解在常规碳酸酯基溶剂如：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)等。但由于碳酸酯-六氟磷酸锂系电解质的氧化电势较低，在4.5V(vs.Li/Li⁺)以上时会发生分解，造成电池性能降低，这限制了高电压正极材料的应用。因此，开发高氧化电势并与正极材料有很好相容性的电解液具有广阔的应用价值。

公开号为CN103022556A的中国专利文献公开了一种锂离子电池及其电解液，该锂离子电池的电解液，包括锂盐、非水溶剂、以及至少含有1,3-丙磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯以及嘧啶结构化合物的添加剂。该专利中公开的锂盐选自LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF2_y+1SO₂)(其中，x、y为正整数)、LiPF₆、LiBF₄、LiBOB、LiAsF₆、Li(CF₃SO₂)₂N、LiCF₃SO₃、LiClO₄或其组合。

但上述采用的锂盐均存在一些缺点，如LiAsF₆有毒，LiClO₄的氧化性较高，LiBF₄和LiPF₆的热稳定性较差，LiBOB在碳酸酯溶剂中的溶解度较低等问题。

发明内容

本发明提供了一种锂离子电池用高电压电解液，具有高氧化电势，并与高电压正极材料具有很好地兼容性。

一种锂离子电池用高电压电解液，包括二氟草酸硼酸锂和有机溶剂，所述的有机溶剂为氟代溶剂和碳酸酯类溶剂的混合溶液；

所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为0.5～2.0mol/L；

所述有机溶剂中氟代溶剂的体积百分数为20～90％。

本发明中采用的氟代溶剂可以提高电解液的氧化电势并具有一定的阻燃性，碳酸酯作为共溶剂可以降低体系黏度；二氟草酸硼酸锂(LiODFB)具有较好的热稳定性，宽的电化学窗口，对锰系和铁系正极材料没有腐蚀性并能在正负极材料表面形成稳定、致密和低阻抗的表面膜。本发明中公开的锂离子电池用高电压电解液协同了LiODFB和氟代溶剂各自的优点，以提高高电压正极材料如LiNi_0.5Mn_1.5O₄组成电池的性能。

作为优选，所述的氟代溶剂选自氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、4-三氟甲基碳酸乙烯酯、甲基三氟乙基碳酸酯、双三氟乙基碳酸酯中的至少一种。

作为优选，所述的碳酸酯类溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的至少一种。

进一步优选，所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为0.8～1.2mol/L；

所述有机溶剂中氟代溶剂的体积百分数为30～50％。

再优选，所述的有机溶剂为4-三氟甲基碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的混合溶液，4-三氟甲基碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比为1:1；所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为0.8～1.0mol/L。