[发明专利]高电压宽温锂离子电池电解液及其制备方法及应用

说明书

一种高电压宽温锂离子电池电解液，属于锂离子电池电解液的技术领域，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述的有机溶剂由环状碳酸酯溶剂、氟代溶剂和碳酸酯溶剂组成，所述的添加剂为3‑氟‑1,3丙烯磺酸内酯，所述锂离子电池电解液中添加剂的含量为0.5％‑10％。本发明还公开了该电解液的制备方法和应用。本发明的电解液稳定性良好，制备方法简单，应用到电池中能有效提高高电压宽温锂离子电池的循环寿命和高温性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池电解液的技术领域，具体涉及高电压宽温锂离子电池电解液及其制备方法及应用。本发明的电解液稳定性良好，制备方法简单，应用到电池中能有效提高高电压宽温锂离子电池的循环寿命和高温性能。

背景技术

锂离子电池因其比能量高、体积小、质量轻、无记忆效应、循环寿命长等优点而成为目前发展最快亦最受重视的新型高能蓄电池。近年来，便携式电子设备得到快速发展，但硬件配置的攀升，屏幕尺寸的增大，功能的多样化等方面对锂离子电池的能量密度提出越来越高的要求，常规锂离子电池已经不能满足人们的需求。

目前为了提高锂离子电池的能量密度，研究者通常采用开发高容量、高工作电压的正极材料来解决此问题，如提高锂钴复合氧化物、锂锰复合氧化物的工作电压，开发高工作电压的锂镍锰复合氧化物等。然而，这些正极材料在高电压下溶剂发生结构改变，过渡金属容易发生溶解，并且会在负极上沉积，另外，常用的电解液，通常会在高于4V的电压下发生分解，产气，从而会导致电池性能的降低。为了解决以上问题，研究者通常会对正极材料进行表面保护包覆或者掺杂来提高高电压下的循环性能，但是这些方法往往会伴随着电池可容量的损失，而且制作工艺繁琐，制造成本增加。通过开发新型高电压电解液取代目前常用的电解液体系是实现高电压锂离子电池商业化的改善途径之一。目前由于常用的提高电压的电解液，往往是增大FEC(氟代碳酸乙烯酯)的用量来提高耐受电压，然而当电压提高到4.5V以上时，继续增加FEC的用量，反而电池循环性能下降的更快，因而开发高电压用的电解液添加剂已经刻不容缓。

发明内容

本发明为了提高锂离子电池的能量密度，以及解决现有技术中为提高电压的电解液而造成电池循环性能的损害，提供了一种高电压宽温锂离子电池电解液及其制备方法及应用。

本发明为实现其目的采用的技术方案是：

一种高电压宽温锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述的有机溶剂由环状碳酸酯溶剂、氟代溶剂和碳酸酯溶剂组成，所述的添加剂为3-氟-1,3丙烯磺酸内酯，所述锂离子电池电解液中添加剂的含量为0.5％-10％。

所述锂盐在有机溶剂中的浓度为1-1.5mol/L，氟代溶剂在电解液中质量百分比为2-50％。

所述的环状碳酸酯溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯中一种或多种。

所述的氟代溶剂选址三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、三氟乙酸丁酯中的一种或多种。

所述的碳酸酯溶剂选自碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯中的一种或多种。

所述的锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、LiSO₃CF₃、LiClO₄、LiN(CF₃SO₂)₂、LiC(CF₃SO₂)₃中的一种或多种。

一种制备述高电压宽温锂离子电池电解液的方法，将环状碳酸酯溶剂、氟代溶剂、碳酸酯溶剂混合均匀后，除杂质，除水，于室温下将锂盐溶解在上述混合后的溶剂中，搅拌均匀，然后加入3-氟-1,3丙烯磺酸内酯，溶清后过滤，即得所述高电压宽温锂离子电池电解液。

将环状碳酸酯溶剂、氟代溶剂、碳酸酯溶剂混合均匀后，用分子筛、氢化锂除杂质，除水。