[发明专利]一种锂离子电池电解液及其应用

说明书

本发明涉及一种锂离子电池电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，所述的添加剂包括如结构式(1)所示的二氟双丙二酸磷酸锂及其衍生物和/或如结构式(2)所示的四氟丙二酸磷酸锂及其衍生物；(2)；其中，Rx、Ry、Rz分别独立地表示氧原子、或R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8独立地表示氢原子、卤原子、含1～12个碳原子数的烷基、卤代烷基、烷氧基、氰基、氨基或硝基，n为1～12的整数，a和b独立地为1～6的整数。本发明能大大提高5V高电压正极材料锂离子电池在4.85V较高电压下的循环寿命、抑制电池鼓胀和内阻增大，并通过了电池在满电状态下针刺不爆炸，不起火的安全测试。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液及其应用。

背景技术

近年来，锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长和环境友好等特点，已经逐步取代铅酸、镍镉、镍氢等传统电池。但是，随着便携式电子产品向小型化、多功能化方向发展，对锂离子电池的能量密度要求越来越高，而提高锂离子电池的工作电压是提高其能量密度最有效的方法之一。目前常用的碳酸酯类溶剂电化学窗口较窄，高电压下较易分解，同时正极与电解液之间的反应也会增进，最终导致电池的恶化。

有鉴于此，却有必要提供一种具有良好高电压性能的安全型电解液。

目前报道改善5V锂离子电池充放电性能的方法有很多，如Zhang等人报道了一系列氟代的有机碳酸酯溶剂，发现在碳酸酯溶剂中引入氟元素取代后，该含氟碳酸酯的抗氧化性能会得到明显提高。氟代碳酸乙烯酯、甲基-2，2，2-三氟乙基碳酸酯和乙基-2，2，2-三氟乙基碳酸酯的氧化电位远高于未氟代的碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)和碳酸乙基酯(DEC)；如申请号为“201010561063.6”，公开了几种砜类作为混合溶剂，添加双氟草酸硼酸锂后，提高了LiCoPO₄材料电池的高电压充放电循环性能；如Li等人公开了噻吩作为添加剂在电解液中对Li/LiNi_0.5Mn_1.5O₄电池的性能的影响。用SEM，TGA，XPS，CV和恒流充放电等方法对其进行探究，发现噻吩在电压到达4.5V时发生电聚合，形成的导电聚合物覆盖在高压材料LiNi_0.5Mn_1.5O₄颗粒表面，从而抑制其在循环过程中过渡金属的溶解，从而提高电池的循环稳定性。

虽然学者们通过研究实验已经能明显提高5V锂离子电池的充放电性能，但随着锂离子电池高性能化要求还在不断提升，大家一直继续期待锂离子电池保持高容量的同时还需兼顾连续充放电、内阻变化、高温保存、安全性等性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种适合5V高电压正极材料的锂离子电池用电解液，该电解液同时解决了电池在高电压下循环稳定和安全性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一个目的是提供一种锂离子电池电解液，包括溶剂、锂盐和添加剂，所述的添加剂包括如结构式(1)所示的二氟双丙二酸磷酸锂及其衍生物和/或如结构式(2)所示的四氟丙二酸磷酸锂及其衍生物；

其中，Rx、Ry、Rz分别独立地表示氧原子、或R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8独立地表示氢原子、卤原子、含1～12个碳原子数的烷基、卤代烷基、烷氧基、氰基、氨基或硝基，n为1～12的整数，a和b独立地为1～6的整数。

优选地，如结构式(1)所示的二氟双丙二酸磷酸锂及其衍生物为如下结构式所示物质中的一种或多种：

如结构式(2)所示的四氟丙二酸磷酸锂及其衍生物为如下结构式所示物质中的一种或多种：