[发明专利]高电压锂离子电池用电解液及含该电解液的锂离子电池

说明书

本发明属于电池领域，公开了一种高电压锂离子电池用电解液及含该电解液的锂离子电池。本发明的高电压锂离子电池用电解液包含锂盐、有机溶剂、含硫锂盐衍生物添加剂、氟代醚类添加剂和常规添加剂，其中，所述常规添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、1,3丙烷磺内酯、碳酸乙烯亚乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸丙烯酯、二氟磷酸锂中的一种或多种。该高电压锂离子电池用电解液中加入了含硫锂盐衍生物，含硫锂盐衍生物的加入，提高了SEI膜对锂离子的通透性，所以阻抗低，循环性能和低温性能好；氟代醚类添加剂有较高的氧化电位和较低的粘度，氟原子的引入使得氟代醚类添加剂具有一定的阻燃性，并且高温稳定性能好。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体是涉及一种高电压锂离子电池用电解液及含该电解液的锂离子电池。

背景技术

随着科技进步和人们对生活环境质量要求的不断提高，以及化石能源的日益枯竭和消耗等带来的环境污染问题越发严重，清洁可再生新能源的研究开发成为当务之急。目前已有大量新能源被开发使用，如太阳能、风能、潮汐能和地热能等，但这些能源在时间和空间上受限，需要适当的转换和存储才能使用。

锂离子电池作为一种绿色环保高能电池，是目前世界上最为理想也最具有潜力的可充电电池。相比于其他电池，锂离子电池具备无记忆效应、可快速充放电、能量密度高、循环寿命长和无环境污染等一系列优点，因此广泛应用于小型电子设备，如笔记本电脑、摄像机、手机、电子手表等。如今，随着纯电动汽车、混合动力汽车及便携式储能设备等对锂离子电池容量要求的不断提高，人们期待研发具有更高能量密度、功率密度的锂离子电池来实现储能及长久续航。

电解液是电池中的重要组成部分，作为正负极材料的桥梁，在传导电流等方面起着不可或缺的作用。商业化锂离子电池电解液一般由碳酸酯类有机溶剂及六氟磷酸锂(LiPF₆)组成，但传统电解液通常在工作电压过高时会使得锂离子电池性能降低，这是由于常用的有机碳酸酯类溶剂，如链状碳酸酯DMC(碳酸二甲酯)、EMC(碳酸甲乙酯)、DEC(碳酸二乙酯)，以及环状碳酸酯PC(碳酸丙烯酯)、EC(碳酸乙烯酯)等氧化电位较低，在高电压下发生氧化分解，不能稳定存在。

常规电解液已不能满足高电压锂离子电池的需求，而高工作电压化是提高锂离子电池能量密度的主要方法之一，因此开发高电压电解液至关重要。此外，现在的电子产品有时候需要在极端条件(如温度很高或者很低的环境)下使用，相对于常规环境而言，锂离子电池在极端条件下使用时性能会恶化的非常明显。

发明内容

鉴于上述背景技术的不足与需求，本发明提供了一种能够在高电压下稳定工作的锂离子电池用电解液及使用该电解液的锂离子电池。该高电压锂离子电池用电解液中加入了含硫锂盐衍生物，含硫锂盐衍生物的加入，提高了SEI膜对锂离子的通透性，所以阻抗低，循环性能和低温性能好；氟代醚类添加剂有较高的氧化电位和较低的粘度，本发明中大量氟原子的引入使得氟代醚类添加剂具有一定的阻燃性，并且高温稳定性能好。

为达到本发明的目的，本发明的高电压锂离子电池用电解液包含锂盐、有机溶剂、含硫锂盐衍生物添加剂、氟代醚类添加剂和常规添加剂，其中，所述有机溶剂中包含链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或多种，所述常规添加剂选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3丙烷磺内酯(PS)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、碳酸丙烯酯(PC)、二氟磷酸锂(LiPO₂F₂)中的一种或多种；

所述含硫锂盐衍生物添加剂具有如式(1)所示的结构：

在式(1)中，R₁表示10个碳原子以下的烃基，M选自三氟化硼、四氟化硅或五氟化磷；

所述氟代醚类添加剂具有如式(2)所示的结构：