[发明专利]一种高电压锂离子电池的非水电解液

说明书

[技术领域]

本发明涉及锂离子电池的电解液，尤其涉及一种高电压锂离子电池的非水电解液。

[背景技术]

目前使用的锂离子电池正极材料，如LiCo0₂、LiMn₂O₄,LiCoNiMnO₂,LiFePO₄等工作电压低在4V以下，克容量为90-150mg/g。提升电池能量密度的办法主要有2种，一种是提高传统正极材料的充电截止电压，例如将钴酸锂充电电压提升至4.35V、4.4V，其电池的容量可以提升15％左右，但靠提升充电截止电压的办法是有限的，进一步的提升会导致钴酸锂过度脱锂时结构的稳定性差。

但是，随着工作电压及充电截止电压的提高，正极材料的氧化活性提高，正极活性物质与电解液的反应也随之加速，导致电池在高电压下气胀严重，循环性能降低，严重制约了正极材料性能的发挥。

另一方面，随着电压的提升，导致电芯的低温充放放电性能急剧下降，特别是低温-40°下放电容量明显下降。

[发明内容]

本发明要解决的技术问题是提供一种常温循环性能良好、低温条件下具有较好放电性能的高电压锂离子电池的非水电解液。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种高电压锂离子电池的非水电解液，包含溶剂、草酸硼酸盐、氟代碳酸酯和锂盐，各组分的含量如下：

所述的溶剂是碳酸酯和中长链线性羧酸酯，在100重量份的溶剂中，中长链线性羧酸酯占30-70重量份；锂盐在溶剂中的摩尔浓度为0.8-1.5mol/L。

以上所述的非水电解液，所述的碳酸酯为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯。

以上所述的非水电解液，所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和氟代碳酸乙烯酯或γ-丁内酯中的至少一种，所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的至少一种。

以上所述的非水电解液，所述的中长链线性羧酸酯为分子中碳元素大于或等于五的羧酸酯，包括丙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸正丁酯、乙酸异丁酯和丁酸乙酯中的至少一种。

以上所述的非水电解液，所述的草酸硼酸盐是二氟草酸硼酸锂和/或双草酸硼酸锂。

以上所述的非水电解液，所述的氟磺酸亚胺为双三氟甲基磺酸亚胺锂和/或双(氟磺酰)亚胺锂。

以上所述的非水电解液，所述的氟代酯为氟代碳酸乙烯酯和/或二氟代碳酸乙烯酯。

以上所述的非水电解液，所述锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiC10₄、LiAsF₆、LiBOB，LiDFOB、LiPF₄C₂0₄中的至少一种。

以上所述的非水电解液，包含常用锂电池电解液添加剂，常用锂电池电解液添加剂的含量小于10重量份。

以上所述的非水电解液，所述的常用锂电池电解液添加剂是碳酸亚乙烯酯、乙烯基碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸乙烯酯、1,3丙磺酸内酯、1,4丁磺酸内酯、甲烷二磺酸亚甲酯、1,4-丁二醇硫酸酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯、丁二腈、己二腈、戊二腈、3,3'-氧二丙腈、乙二醇双(丙腈)醚、1,2,3-三(2-氰氧基)丙烷中的至少一种。

本发明通过中长链羧酸酯溶剂、草酸硼酸盐、氟磺酰亚胺、氟代碳酸酯的联合使用，可以提高电解液的浸润性、超低温条件下的电导率，提升在初次化成时的SEI膜的耐氧化性，明显改善高电压电解液常温循环性能和超低温放电性能。

[具体实施方式]

本发明实施例的高电压锂离子电池的非水电解液，包括碳酸酯溶剂、中长链线性羧酸酯、锂盐、改善高电压循环添加剂草酸硼酸盐、改善低温放电的氟磺酸亚胺锂盐、氟代碳酸酯添加剂。其中，在溶剂100重量份中，中长链线性羧酸酯占30-70份重量份，其余为环状碳酸酯和/或链状碳酸酯；其余组分为，氟磺酰亚胺锂盐0.5-10重量份，改善高电压循环添加剂草酸硼酸锂0.5-5重量份；氟代碳酸酯类添加剂0.5-10重量份常用锂电池电解液添加剂0-5重量份；锂盐在溶剂中的摩尔浓度为0.8-1.5mol/L。