[发明专利]一种含有双四氟磷酰亚胺盐的电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种含有双四氟磷酰亚胺盐的电解液及锂离子电池。该电解液含有锂盐、非质子型有机溶剂，添加剂及双四氟磷酰亚胺盐，所述双四氟磷酰亚胺盐为具有结构式Ⅰ的化合物。本发明通过在包含锂盐的锂二次电池的电解液中添加占电解液总质量0.01～25％的结构式I化合物，可以降低电池的内阻，提高电导率，形成优良的固体电解质界面膜，使其电池具备更好的低温性能、高温性能、倍率性能和循环寿命。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种含有双四氟磷酰亚胺盐的电解液及锂离子电池。

背景技术

随着新能源汽车、动力储能及高性能数码产品的普及，人们对锂离子电池的发展越来越广泛，对锂离子电池的性能及适用范围有了更易高的要求。

非水电解液离子电池已经实用化，但在高温环境下使用寿命较短。目前的非水电解液，使用的是传统的成膜添加剂来保证电池的循环性能，但传统的成膜添加剂的高电压稳定性差，容量衰减剧烈，限制了其应用。要实现大规模的工业化，如作为电动汽车的动力电池，必须克服其在高温环境下的不稳定性、容量衰减快的缺点。而且在高压条件下，正极表面的活性位点具有很高的氧化性，使得传统的碳酸酯类电解液材料被氧化分解产生气体，造成安全隐患；所以提高电池的温度适用性显得尤其重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含有双四氟磷酰亚胺盐的电解液及锂离子电池，以解决目前锂离子电池非水电解液的循环时容量衰减过快及出现严重气胀现象，高低温存储后放电容量及恢复容量较低的问题，进一步提高锂离子电池的电化学性能和安全性。

一种含有双四氟磷酰亚胺盐的电解液，该电解液含有锂盐、非质子型有机溶剂，添加剂及双四氟磷酰亚胺盐，所述双四氟磷酰亚胺盐为具有结构式Ⅰ的化合物：

其中M选自Li，Na，K，Cs中的一种或多种的组合。

结构式Ⅰ的化合物合成路径如下：

其中M选自Li，Na，K，Cs中的一种或多种的组合，R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇，R₈，R₉任选自甲基、乙基、丙基、甲氧基、乙氧基等。具体合成步骤如下：

首先加入300～600重量份的乙二醇二甲醚，同时使用惰性气体保护，再加入100～200重量份的MPF₆，升温到70～120℃，匀速滴加150～280重量份的硅胺，搅拌使其充分反应，反应时间为3～8h。反应结束后，减压蒸馏去除溶剂，加入300重量份的碳酸甲乙烯酯溶解过滤，获得双四氟磷酰亚胺盐溶液，干燥后得到双四氟磷酰亚胺盐MP₂NF₈。

所述的锂盐为六氟磷酸锂、双氟代磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、二氟草酸磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、碘化锂、四氟草酸磷酸锂中的一种或多种。

所述的非质子型溶剂为丙酸甲酯、乙酸甲酯、丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯、丁酸丁酯、乙腈、碳酸甲丙酯、丙酸乙酯、γ-丁内酯、环丁砜、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、1，3-二氧戊环、碳酸丙烯酯、乙酸乙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙烯酯中的一种或几种。

所述的添加剂为碳酸乙烯亚乙酯、三(三甲基硅烷基)磷酸酯、三烯丙基磷酸酯、三丙炔基磷酸酯、甲烷二磺酸亚甲酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、六亚甲基二异氰酸酯、丁二腈、己二腈、丁二酸酐、1-丙基磷酸酐中的一种或几种。