[发明专利]一种高电压锂离子二次电池用非水电解质溶液及高电压锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池制备领域，本发明具体涉及一种高电压锂离子二次电池用非水电解质 溶液及高电压锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是新一代最具竞争力的电池，被称为“绿色环保能源”，是解决当代环境污染 问题和能源问题的首选技术。近年来，在高能电池领域中锂离子电池已取得了巨大成功，但 消费者仍然期望综合性能更高的电池面世，而这取决于对新的电极材料和电解质体系的研究 和开发。

目前智能手机、平板电脑等电子数码产品对电池的能量密度要求越来越高，使得商用锂 离子电池难以满足要求。提升电池的能量密度可以通过以下两种方式：

1.选择高容量和高压实正负极材料；

2.提高电池的工作电压。

然而在高电压电池中，在正极材料充电电压提高的同时，电解液的氧化分解现象会加剧， 从而导致电池性能的劣化。另外，高电压电池在使用过程中普遍存在正极金属离子溶出的现 象，特别是电池在经过长时间的高温存储后，正极金属离子的溶出进一步加剧，导致电池的 保持容量偏低。

氟代碳酸乙二酯(FEC)由于其具有较高的分解电压和抗氧化性，同时具有较好的成膜特 性，目前普遍用于高电压锂离子电池电解液中以保证高电压电池的循环性能。但FEC作为高 电压电池的电解液的添加剂，也存在较多问题。其高温特性较差，在高温下容易分解产生游 离酸(HF)，容易导致电池在高温循环后厚度膨胀和内阻增长较大；同时由于其在高温下分 解产生游离酸，会进一步加剧高电压正极的金属离子溶出，会进一步劣化高电压锂离子电池 长时间高温存储性能。

为了解决含有氟代碳酸乙烯酯添加剂的锂离子电池在高温存储过程中的胀气问题，申请 号为CN201110157665的中国专利采用在电解液中通过添加有机二腈类物质(NC-(CH₂)n-CN， 其中n＝2～4)的方法。这种方法虽然可以在一定程度上改善锂离子电池的高温存储性能，但 该方法却受到一定的限制。例如当要求循环性能与高温存储性能同时进一步提高时，这两种 结果会出现矛盾。

美国专利US2008/0311481Al(SamsungSDICo.,Ltd)公开含有两个腈基的醚/芳基化合 物，改善电池在高电压和高温条件下的气胀，改善高温存储性能,其电池性能有待进一步改 进。

有鉴于此，确有必要提供一种改善高电压下稳定性好、同时兼顾循环和高温性能的电解 液方法。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种高电压锂离子二次电池用 非水电解质溶液及高电压锂离子电池。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种高电压锂离子二次电池用非水电解质溶液，其包括非水溶剂和溶于该非水溶剂的锂 盐以及添加剂，所述非水有机溶剂中包括在电解液中的质量百分含量为1～15％的氟苯；

所述添加剂包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)和具有式I所示结构化合物，式I为:

式中Q₁，Q₂是碳原子数为1～6的基团；Q₁﹑Q₂分别为直链亚烃基、具有饱和支链的亚烃 基的任一种。

所述氟苯在电解液中的质量百分含量为1～15％。

所述氟代碳酸乙烯酯在电解液中的质量百分含量为1％～6％。

所述具有式1所示化合物在电解液中的质量百分含量为0.1％～4％。

所述非水有机溶剂还包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二 乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、 丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁内酯、γ-戊内酯、δ-戊内酯、ε-己内酯中的一 种及以上。

所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂和双 氟磺酰亚胺锂盐中的一种及以上。

所述电解液还含有己二腈、丁二腈、1,3-丙烷磺内酯、1,4-丁烷磺内酯、1,3-丙烯磺酸内 酯中的一种或几种添加剂，且上述各添加剂在电解液中的质量百分比分别为0.1～5％。