[发明专利]一种链状氟代酯类化合物及其作为锂离子电池电解液溶剂的用途

说明书

本发明公开了一种链状氟代酯类化合物及其作为锂离子电池电解液溶剂的用途。本发明的链状氟代酯类化合物包括链状氟代碳酸酯类化合物和链状氟代羧酸酯类化合物，这些链状氟代酯类化合物提高了电解液整体的氧化分解电压，具有较好的浸润性，能够优化电极界面，减少了界面间的阻抗，改善低温性能。本发明链状氟代酯类电解液溶剂的添加，很好的改善了锂离子电池的耐高温和耐高压稳定性，提高了电池的倍率性能，是一类新型二代锂离子电池溶剂。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，具体是涉及一种链状氟代酯类化合物及其作为锂离子电池电解液溶剂的用途。

背景技术

近几年，锂离子电池的发展受到广泛关注，其在手机数码领域、电动汽车、电动自行车、电动工具、储能等方面发展迅猛。由于人们对续航能力的要求提高，高能量密度的电池成为研究的热点。一方面，本身具有高能量密度的电极材料，如高镍材料、富锂锰基、硅碳负极等电极材料吸引了大量的目光；另一方面，高电压锂离子电池也是目前研究的主要趋势，给电池材料提出了新的挑战。

目前，已经报道的高电压正极材料有LiCoPO₄、LiNiPO₄和LiNi_0.5Mn_1.5等，其充电电压平台接近或高于5V，但与之匹配的非水有机电解液严重滞后于高电压正极材料的发展，限制了锂离子二次电池的应用。例如，正极材料在充电过程中具有很强的氧化性，充电过程中会与电解液发生副反应，产生CO₂、H₂O等氧化产物，CO₂的产生对于电池的安全性能造成潜在的威胁；H₂O的产生使得LiPF₆/碳酸酯电解质体系发生自催化反应，其中间产物HF的产生会导致LiMn_1.5Ni_0.5材料金属离子Mn、Ni的溶出，造成材料的结构发生畸变或者坍塌，最终导致锂离子二次电池循环性能下降、体积膨胀以及放电容量下降，因此无法应用于高电压锂离子二次电池体系。

发明内容

氟具有很强的电负性和弱极性，氟代溶剂具有低熔点、高闪点和高氧化分解电压等优点，本发明对碳酸酯或羧酸酯类溶剂进行氟化，克服上述背景技术的不足，提高了电解液整体的氧化分解电压；同时，氟代溶剂具有较好的浸润性，能够优化电极界面，减少了界面间的阻抗，改善低温性能。

为达到本发明的目的，本发明的链状氟代酯类化合物为式(I)所示的链状氟代碳酸酯类化合物或式(II)所示的链状氟代羧酸酯类化合物：

在式(I)中，R₁和R₂分别表示含1-6个碳原子的烷基或烷氧基，或含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基，且R₁或R₂至少有一个为含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基；

在式(II)中，M₁和M₂分别表示含1-6个碳原子的烷基或烷氧基，或含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基，且M₁或M₂至少有一个为含1-6个碳原子的氟代烷基或氟代烷氧基。

根据本发明一实施例，所述式(I)的链状氟代碳酸酯类化合物包括但不限于以下化合物：

根据本发明一实施例，所述式(II)的链状氟代羧酸酯类化合物包括但不限于以下化合物：

根据本发明一实施例，式(I)所示的链状氟代碳酸酯类化合物或式(II)所示的链状氟代羧酸酯类化合物可以作为锂离子电池电解液的溶剂，优选的，其使用量占电解液质量百分数的5-30％。