[发明专利]用于锂离子二次电池的含添加剂的高压电解液及制备方法

权利要求书

1.一种用于锂离子二次电池的含添加剂的高压电解液，其特征在于，所述含添加剂的高压电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂；其中添加剂为有机硅类添加剂，分子式为Si(OCH₂CR₃)₄；该添加剂Si(OCH₂CH₃)₄和Si(OCH₂CF₃)₄。

2.根据权利要求1所述用于锂离子二次电池的含添加剂的高压电解液，其特征在于，所述添加剂在高压电解液中的质量百分数为0％～10％。

3.根据权利要求1所述用于锂离子二次电池的含添加剂的高压电解液，其特征在于，所述有机溶剂碳酸酯为PC、EC、DMC、DME、EMC、DEC或DEC中的一种或多种，两种以上的均按体积比(1:2)～(3:2)混合。

4.根据权利要求1所述用于锂离子二次电池的含添加剂的高压电解液，其特征在于，所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiClO4或LiBOB，其浓度为0.8M～1.2M。

5.根据权利要求1所述用于锂离子二次电池的含添加剂的高压电解液，其特征在于，所述添加剂Si(OCH₂CR₃)₄为Si(OCH₂CH₃)₄和Si(OCH₂CF₃)₄。

6.一种用于锂离子二次电池的含添加剂的高压电解液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:

(1)有机硅类添加剂的合成以及纯化，其合成路线如下：

1)硅酸四乙酯合成路线

SiCl₄+CH₃CH₂OH→Si(OCH₂CH₃)₄+HCl

2)硅酸四三氟乙醇酯合成路线

SiCl₄+CF₃CH₂OH→Si(OCH₂CF₃)₄+HCl

其次，对合成的添加剂进行结晶，过滤，柱层析分离；

(2)含添加剂电解液的合成，包括：

1)将两种以上有机溶剂按体积比混合成为电解液，

2)在低氧低水的手套箱中，将上述(2)-1)得到的电解液与上述(1)合成的添加剂按质量比混合成含添加剂的高压电解液；并进行纯化；其中，添加剂的纯化是指产物的过滤、结晶以及柱层析分离；有机溶剂的纯化是指溶剂除杂和除水；

(3)在步骤(2)合成的含添加剂的高压电解液中按在高压电解液中的质量百分数0％～10％的比例加入锂盐，得到含锂盐、添加剂的高压电解液。

7.一种权利要求1所述合添加剂的高压电解液在锂离子二次电池中的应用，其特征在于，将含Si(OCH₂CH₃)₄与Si(OCH₂CF₃)₄高压电解液和空白电解液进行比较：在第一次循环过程中，当加入添加剂后在3.1V附近出现一个氧化峰，而未加入添加剂时则不会出现氧化峰；含有Si(OC₂H₅)₄和Si(OCH₂CF₃)₄有更低的氧化电位，说明Si(OC₂H₅)₄和Si(OCH₂CF₃)₄在正极表面优先氧化，形成一层保护膜，从而抑制碳酸酯类溶剂的进一步氧化；从第三次循环结果看出当加入添加剂后具有好的可逆性；

其次，在电池进行循环测试前，加入不同的添加剂阻抗相差不大；当电池在高压下循环50圈后含有Si(OC₂H₅)₄添加剂的电池阻抗值明显增加，这主要是因为在循环过程中添加剂形成的SEI膜并不稳定，且表面比较粗糙，从而使得界面阻抗增加；而含有Si(OCH₂CF₃)₄添加剂时，阻抗相对变化不大，这是由于添加剂在循环过程中会在电极表面形成一层致密、稳定的SEI膜，使得锂离子自由传输，同时避免电解液与电极材料的进一步接触，降低了界面阻抗，进而增加电池在高压下的循环稳定性。