[发明专利]一种高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池。

背景技术

为满足电动汽车大型化和动力化的需求，开发高能量密度的锂离子电池已成为必然趋势。提高工作电压是提高锂离子电池能量密度的有效途径，而高的工作电压对电池材料体系尤其对电解液的电化学稳定性要求更高。目前使用的电解液体系主要由锂盐和碳酸酯类有机溶剂组成，在高电压下碳酸酯类溶剂会发生氧化分解反应并在正极材料表面形成一层阻抗较高的钝化膜，同时，正极材料中过渡金属原子的催化作用和表面效应加剧了分解反应的发生，在增大不可逆容量损失、降低库伦效率的同时，电池的循环寿命也迅速缩短。因此，克服电解液在正极表面的氧化分解，以改善锂离子电池在高电压条件下的循环性能，是提高锂电池能量密度和实现其动力化必须面对的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压锂离子电池电解液，可改善高电压锂离子电池的常温循环性能。

为实现上述目的，本发明的一种高电压锂离子电池电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂；所述添加剂为二氟磷酸锂(LiDFP)。

优选的，所述二氟磷酸锂在电解液中的质量百分比为0.05～1％。更优选的，所述二氟磷酸锂在电解液中的质量百分比为0.5～0.8％。

优选的，所述电解质锂盐选自LiPF₆、LiClO₄、LiBOB、LiBF₄、LiAsF₆、LiODFB、LiCl中的一种。

优选的，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸甲丙酯中的一种或两种以上。

优选的，所述锂盐的浓度为0.8～1.2mol/L；所述非水有机溶剂在电解液中的质量百分比为84～89.95％。

作为进一步改进，电解液中还含有添加剂1，3-丙烯磺酸内脂(PST)，所述二氟磷酸锂和所述1，3-丙烯磺酸内脂的质量百分比浓度相同。

本发明的另一目的是提供一种高电压锂离子电池，具有较高的能量密度。

为实现上述目的，本发明的一种高电压锂离子电池，充电截止电压大于4.2V而小于等于4.5V，包括正极极片、负极极片和置于正极极片与负极极片之间的隔膜，还包括上述的高电压锂离子电池电解液。

优选的，所述正极极片涂覆的正极材料为LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂，所述负极极片的材料为金属锂片。

本发明采用LiDFP作为电解液添加剂的一种，此物质HOMO能级比溶剂分子高，可以优先在正极表面发生氧化反应，形成稳定的界面膜(SEI)，减少电解液与正极表面活性位的接触，抑制电解液的分解反应，减少不可逆容量的损失，循环100次后容量保持率均达到89％以上，能够显著提高锂离子电池在高电压条件下的常温循环性能，有利于实现锂离子电池的高压化。

附图说明

图1为本发明对比例1和实施例2电解液组装的扣式高电压锂离子电池的循环性能图；

图2为本发明对比例1和实施例8电解液组装的扣式高电压锂离子电池的循环性能图；

图3为本发明对比例2和实施例2、5、8电解液组装的扣式高电压锂离子电池的循环性能图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

对比例1

锂盐为LiPF₆，并且锂盐的浓度为1mol/L；非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯(两者的质量比为3:7)，占电解液总质量的87.4％；不含有添加剂。

对比例2

锂盐为LiPF₆，并且锂盐的浓度为1mol/L；非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯(两者的质量比为3:7)，占电解液总质量的86.9％；添加剂为碳酸亚乙烯酯，占电解液总质量的0.5％。

实施例1

锂盐为LiPF₆，并且锂盐的浓度为1mol/L；非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯(两者的质量比为3:7)，占电解液总质量的87.35％；添加剂为LiDFP，占电解液总质量的0.05％。

实施例2