[发明专利]一种提升锂离子电池循环性能和安全性能的电解液

说明书

本发明公开了一种提升锂离子电池循环性能和安全性能的电解液，包括锂盐、溶剂、电解液稳定剂和添加剂；所述溶剂为非水性有机溶剂，非水性有机溶剂为碳酸酯、卤代碳酸酯、羧酸酯、丙酸酯、氟醚、芳香烃及其卤代芳烃中的至少一种，其中，卤代碳酸酯和卤代芳烃中的卤素取代物为F、Cl、Br、I中的至少一种；所述添加剂为二氧五环及其衍生物或二氧六环及其衍生物中的至少一种。本发明应用到锂离子电池中，会在负极材料表面形成一层稳定性极高的保护膜，从而对负极材料进行保护，达到提高锂离子电池的充放电循环性能和安全性能的目的。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别是一种锂离子电池用电解液。

背景技术

锂离子电池是当前和今后很长一段时间内广泛应用的新型绿色二次电池，其在国民经济和社会生活中占有比较重要的地位，尤其是在当今国家将电动汽车作为新兴支柱产业重点扶持和发展对象的政策下，进一步深化和提升了锂离子电池的应用前景和应用领域。

在构成锂离子电池的材料中，电解液是一个关键的组成部分。当前开发的电动汽车用的各种二次锂离子电池电解液，由于其工作电位窗口宽、适用温度范围宽等多重优势，已经成为必须使用的锂离子电池材料。对锂离子电池电解液的改性研究中，主要的研发方向是高能量密度、宽温型、长寿命和高安全性，其中长寿命与高安全性是最为关键的技术指标。

当电极材料表面直接暴露在电解液中时，正极材料受到电解液中水分和弱酸环境的影响，会出现正极材料表面结构变化、金属离子析出、气体逸出、金属离子扩散到负极破坏SEI膜等不良诱因的产生，使电池的循环寿命与安全性能不断劣化。研究表明,电解液的溶剂对SEI膜有着举足轻重的作用,不同的溶剂在形成SEI膜中的作用不同。例如，在PC溶液中，形成的SEI膜不能完全覆盖表面，电解液很容易在石墨表面反应，产生不可逆容量。在纯EC做溶剂时,生成的SEI膜主要成分是(CH₂OCOOLi)₂，而加入DEC或DMC后，形成的SEI膜的主要成分分别为C₂H₅COOLi和Li₂CO₃。显然，后二者形成的SEI膜更稳定。

鉴于此，通过优化电解液的组成，在正极材料的表面形成韧性和稳定性更好的SEI膜，是提高锂离子电池的循环寿命和安全性能的重要手段。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种锂离子电池电解液，来提高以金属锂、石墨或硅碳复合材料为负极的锂离子电池的充放电循环性能和安全性能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种提升锂离子电池循环性能和安全性能的电解液，包括锂盐、溶剂、电解液稳定剂和添加剂；所述溶剂为非水性有机溶剂，非水性有机溶剂为碳酸酯、卤代碳酸酯、羧酸酯、丙酸酯、氟醚、芳香烃及其卤代芳烃中的至少一种，其中，卤代碳酸酯和卤代芳烃中的卤素取代物为F、Cl、Br、I中的至少一种；所述添加剂为二氧五环及其衍生物或二氧六环及其衍生物中的至少一种。

上述一种提升锂离子电池循环性能和安全性能的电解液，所述碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的至少一种。

上述一种提升锂离子电池循环性能和安全性能的电解液，所述卤代碳酸酯为氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟代碳酸乙烯酯(DFEC)、双氟碳酸丙烯酯、三氟代乙酸乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、4-三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、三氟丙酸甲酯、3,3,3-三氟代乙酸乙酯、2-(三氟甲基)苯甲酸甲酯、4,4,4-三氟丁酸乙酯、1,1,1,3,3,3-六氟异丙基丙烯酸酯中的至少一种。

上述一种提升锂离子电池循环性能和安全性能的电解液，所述羧酸酯为丁酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯中的至少一种。