[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

说明书

本发明公开了属于电化学领域的一种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。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；加入有机硅类添加剂的电解液与现有锂电池体系相比，该添加剂可以比溶剂分子具有更高的氧化性，在正极表面能优先发生电化学氧化，形成SEI膜覆盖在正极表面，使其循环性能优异。本发明针对现有电解液的缺陷，设计并合成了新型有机硅类添加剂。添加剂用量少、成本低。并且该添加剂毒性小，价格便宜，添加该具有阻燃性的新型有机硅类添加剂，使本发明具有好的高压性能和倍率性能。

技术领域

本发明属于电化学领域，特别涉及一种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。

背景技术

普通锂离子电池还存在能量密度低和安全性差等问题，限制了其商业应用范围，提高电池的工作电压可以提高能量密度，因此为了提升电池的能量密度，必须构筑新型的高压锂离子电池。传统的碳酸酯类电解液在高压下的不稳定性成为限制高压锂离子电池发展的主要因素之一。虽然目前大量研究工作者已经开始探索一些新型的耐高压溶剂，但是至今还没有发现一种溶剂可以容忍高压的同时又不会对其它方面产生负面影响。

向电解液中加入少量添加剂可以有效改善电池性能，相对于研发高压电解液，电解液添加剂由于其用量少、成本低、无毒或毒性较小等优点而更受研究者们的青睐。根据添加剂的种类不同可以分为以下五类:含硼类添加剂；有机磷类添加剂；碳酸酯类添加剂；含硫添加剂；其它类型添加剂。目前采用的高压电解液添加剂多会增大电解液的粘度，降低锂离子的传输速率，降低了电解液与隔膜的润湿性，进而影响锂电池的高压循环性能和倍率性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种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。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；所述添加剂在高压电解液中的质量百分数为0％～10％；

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；

所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiClO4或LiBOB，其浓度为0.8M～1.2M。

所述添加剂Si(OCH₂CR₃)₄为Si(OCH₂CH₃)₄和Si(OCH₂CF₃)₄。

所述含添加剂的高压电解液的制备方法，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，