[发明专利]一种锂离子动力电池用高电压电解液及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及化学电源技术领域，具体是一种锂离子动力电池用高电压电解液及其应 用。

背景技术

21世纪，能量存储问题是诸多挑战中的一种，各种移动耗能设备的飞速发展，使得它 比过去任何时刻都显得尤为重要。因此，亟需研究出一种高性能、低成本和环境友好型的 储能装置来满足人们的需求。锂离子电池具有较高的能量密度和使用寿命，在新能源汽车、 风能、太阳能等众多领域拥有巨大应用前景。

随着电动汽车、混合动力车、电动工具及在军事上应用的增多，人们对锂离子电池的 能量密度提出了更高的要求。锂离子电池的能量由电池容量和充电截止电压决定，因此为 了提高锂电池的能量密度，需要提高充电截止电压或者采用新型的高能量密度锂电池材料 体系。而提高正极材料的工作电压是提升锂离子电池能量密度的重要途径之一。具有高电 压和大容量的新型正极材料如：富锂层状材料、尖晶石氧化物LiNi_0.5Mn_1.5O₄电压上限已经 接近5V。目前商品化锂离子电池的电解液，一旦充电截止电压超过4.3V，常规的碳酸酯 基电解液会发生氧化分解造成电池内阻上升，从而导致整个电池的循环性能下降。另外， 在高电压下，正极材料中的金属离子更容易在电解液中溶出，电解液更容易在正极表面被 氧化分解，溶解在电解液中的金属离子因为浓度升高，更容易在负极沉积，破坏形成的固 体电解质相界面(SEI)膜。这种状况在高温下还会加剧。因此，要解决此问题需在电极 表面形成一层稳定的SEI膜，微观上将电极与电解液隔开，从而减少正极中金属离子的溶 出及在负极的沉积，并减少电解液与正极的直接接触，减少氧化。

1-丙烯-1，3-磺酸内酯(PST)能在电池正、负极表面形成稳定的SEI膜，能抑制溶 剂分子在负极的共嵌和还原分解，从而提高锂离子动力电池的循环性能和高温性能。二氟 磷酸锂(LiDFP)加入非水电解液中可以在正、负极表面形成稳定的SEI膜，提高锂离子 电池的高温特性、循环特性、保存特性等电池性能。采用在非水电解质溶液中添加PST和 LiDFP可以改善高电压动力电池的循环性能和高温存贮性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子动力电池用高电压电解液及其应用，以解决上述背 景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂离子动力电池用高电压电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和电解液添加 剂，所述电解液添加剂包括以下占高电压电解液总重量的组分：0.3％-2.0％的PST和0.3 ％-2.0％的LiDFP。

作为本发明进一步的方案：所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸亚丙酯(PC)、 碳酸亚丁酯(BC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、 碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸甲丙酯(MPC)、碳酸乙丙酯(EPC)中的一种或两种以上。

作为本发明进一步的方案：所述电解质锂盐为六氟磷酸锂(LiPF₆)、高氯酸锂(LiClO₄)、 四氟硼酸锂(LiBF₄)、双氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiN(CF₃8O₂)₂) 和双氟磺酰亚胺锂盐中的一种或两种以上。

作为本发明进一步的方案：所述电解质锂盐为六氟磷酸锂。

作为本发明进一步的方案：所述电解质锂盐在高电压电解液中的浓度为1-1.2mol/L。

作为本发明进一步的方案：所述PST占高电压电解液总重量的0.5-1.0％。

作为本发明进一步的方案：所述LiDFP占高电压电解液总重量的0.5-1.0％。

一种锂离子动力电池，包括正极、负极和置于正极与负极之间的隔膜，还包括上述的 高电压电解液。

作为本发明进一步的方案：所述正极的活性物质的结构式为：LiNi_xCo_yMn_zL_(1-x-y-z)O₂， 其中，L为Al、Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1。

作为本发明进一步的方案：正极的活性物质的结构式为：LiCo_yL_1-yO₂，其中，L为Al、 Sr、Mg、Ti、Ca、Zr、Zn、Si或Fe，0＜y≤1。