[发明专利]非水电解液、含有该非水电解液的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种非水电解液、含有该非水电解液的锂离子电池，该非水电解液包括锂盐、有机溶剂和双磷酸酯类阻燃剂，通过在电解液中加入上述阻燃剂，不仅具有良好的阻燃效果，同时还能能够增大锂离子与溶剂形成的配合物的半径，使得溶剂化后的锂离子半径增大，有效的抑制了在电池充放电过程中锂离子嵌入负极材料层间，由此导致的负极材料层脱落，提高了电池的循环性能和安全性能。

技术领域

本发明涉及非水电解液领域，具体地，涉及一种非水电解液、含有该非水电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高开路电压，无记忆效应、低自放电等有优点，广泛应用于消费电子产品、军用产品、航空产产品中。然而，锂电池安全问题是其大规模应用首要面临的问题，尤其是电动汽车、混合动力车等方面。目前电动汽车燃烧的事故时常发生，锂电池的安全性问题尤待解决。主要的问题在于锂电池中含有易挥发、低闪点的有机溶剂，在过充、短路、撞击等极端情况下容易出现泄漏，进一步发生燃烧爆炸。针对这个问题，行业在保护电路，控制系统、陶瓷隔膜等很多方面做了相关的研究。另外，通过在非水电解液中添加阻燃剂也是是解决该技术问题的一个重要并且有效的途径，国内外企业和科研机构也对此进行了大量的研究；目前研究最为广泛的是将磷酸三甲酯、磷酸三乙酯，磷酸三丁酯，磷酸三苯酯等作为添加剂加入到电解液以起到阻燃的效果，从而整体提高电池的安全性能；而采用该类磷酸酯作为电解液添加剂，最大的缺点在于在充电过程中磷酸酯分子会伴随锂离子共嵌入石墨层间，造成石墨的膨胀和剥落，大量使用时会对锂电池性能造成严重的下降，因此需要寻找高效阻燃且电化学性能兼容的电解液溶剂或添加剂。

发明内容

本发明公开了一种非水电解液和包括该非水电解液的锂离子电池，该非水电解液包括锂盐、有机溶剂和双磷酸酯类阻燃剂，通过在电解液中加入上述阻燃剂，不仅能够起到良好的阻燃效果，还能够增大锂离子与溶剂形成的配合物的半径，使得溶剂化锂离子的半径增大，有效的抑制电池在充放电过程中锂离子嵌入负极材料层间，由此导致的负极材料层脱落，提高了电池的循环性能和安全性能。

本发明的第二个目的是提供了含有上述非水电解液的锂离子电池。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种非水电解液，该电解液含有锂盐、有机溶剂和阻燃剂，所述阻燃剂具有式(1)所示的结构：

式中，R₁～R₄各自独立的选自烷基、芳基、烯基、环烷基、硅烷基、卤代烷基、卤代芳基、卤代烯基、卤代环烷基、卤代硅烷基中的一种，R₅、R₆各自独立的选自氢原子、1至5个碳原子的烷基、1至5个碳原子的卤代烷基、1至5个碳原子的烷氧基或1至5个碳原子的卤代烷氧基中的一种，其中，卤素为F、Cl、Br中的一种。

优选的，R₅、R₆各自独立的选自H、F、Cl、CF₃中一种。

优选的，R₅、R₆中的至少一个为含氟基团。

优选的，R₁～R₄各自独立的选自1至5个碳原子的烷基、1至5个碳原子的氟代烷基、1至5个碳原子的氟代硅烷基中的一种。

优选的，所述阻燃剂选自四(三氟乙基)二氟亚甲基二磷酸酯、四甲基二氟亚甲基二磷酸酯、四乙基二氟亚甲基二磷酸酯、四(三氟乙基)二(三氟甲基)亚甲基二磷酸酯、四甲基二(三氟甲基)亚甲基二磷酸酯、四乙基二(三氟甲基)亚甲基二磷酸酯、二(三氟乙基)二甲基二氟亚甲基二磷酸酯、二(三氟乙基)二甲基氟代亚甲基二磷酸酯、二(三氟乙基)，甲基，乙基三氟甲基亚甲基二磷酸酯、二(三氟乙基)二(五氟乙基亚甲基)二(三氟甲基亚甲基)二磷酸酯中的一种或多种。

优选的，相对于100重量的所述有机溶剂，所述电解液阻燃剂的含量为0.05-50重量份。