[发明专利]腈类化合物在制备高压电池体系用电解液中的应用

说明书

本发明公开了腈类化合物在制备高压电池体系用电解液中的应用，该腈类化合物结构式为其中n₁、n₂和n₃分别为0‑10的整数，但不同时为0，R_f为含氟官能团。本发明中含F吸电子官能团的取代，可以协同腈基官能团，对正极界面层很好的修饰，进一步提高电池的高压稳定性；本发明中含F官能团的取代，能有效的提高腈类分子的还原电位，在石墨或者锂金属负极形成一层稳定的LiF‑rich的界面层，进而改善腈类添加剂对负极的不兼容性，提高软包全电池整体的高压稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及腈类化合物在制备高压电池体系用电解液中的应用。

背景技术

提高电池的能量密度，尤其是体积能量密度是目前研究的重点。提高体积能量密度有两种方法，一是发展具有高容量或者高工作电压的正极材料；二是优化电池本身的设计结构，例如提高压缩密度，以及正负极的质量比，或降低非活性组分的质量分数。实际上，活性材料的压实密度和优化的质量比，以及隔膜和集流器的厚度都接近其极限值。特别是，减小隔膜和集流体的厚度，是以牺牲安全为代价来增加锂电池的能量密度，这可能是最近三星手机爆炸的原因之一。因此，实现锂离子电池高能量密度的最可行的方法是增加阴极和阳极的容量，提高LIBs的工作电压。然而目前已经商业化的碳酸酯体系的分解电压为4.3V，截至电压高于4.3V时，电解液分解严重，并伴随有严重的产气现象，会大大降低电池的使用寿命和引发安全隐患。为了进一步拓宽电解液的工作电压，一些具有强抗氧化性的腈类和砜类添加剂或者溶剂被广泛推广。但是砜类和腈类溶剂却因容易在负极一层形成疏松和离子电导率低的界面层，而对石墨和锂金属负极无法实现很好的兼容。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供腈类化合物在制备高压电池体系用电解液中的应用。

本发明的另一目的在于提供一种高压电池体系用电解液。

本发明的技术方案如下：

腈类化合物在制备高压电池体系用电解液中的应用，该腈类化合物的结构式为其中其中n₁、n₂和n₃分别为0-10的整数，且n₁、n₂和n₃不同时为0，Rf为含氟官能团。

本发明的另一技术方案如下：

一种高压电池体系用电解液，含有腈类化合物、有机溶剂和非水性电解质锂盐，该腈类化合物的结构式为其中n₁、n₂和n₃分别为0-10的整数，且n₁、n₂和n₃不同时为0，R_f为含氟官能团。

在本发明的一个优选实施方案中，所述有机溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和4-氟代碳酸乙烯酯(FEC)中的至少一种。

进一步优选的，所述有机溶剂为碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯和4-氟代碳酸乙烯酯中的至少一种。

在本发明的一个优选实施方案中，所述非水性电解质锂盐包括六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、高氯酸锂(LiClO₄)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)和双(磺酰氟)亚胺锂(LiFSI)中的至少一种。

进一步优选的，所述非水性电解质锂盐为六氟磷酸锂

在本发明的一个优选实施方案中，所述电解液腈类功能添加化合物的含量为0.1-5wt％。

进一步优选的，所述电解液腈类功能添加化合物的含量为0.5-3wt％。