[发明专利]用于锂离子电池的电解液和锂离子电池

说明书

本发明公开了用于锂离子电池的电解液和锂离子电池。其中，电解液包括锂盐和溶剂，所述溶剂包括氟代酰胺化合物；基于所述溶剂的总质量，所述氟代酰胺化合物的含量不低于60wt％；所述氟代酰胺化合物的结构如式I所示，式I中，R₁为C1～4烷基，R₂为C1～4氟代烷基。该电解液通过采用氟代酰胺化合物作为溶剂，可以显著提高电池的倍率性能、安全性能等方面性能。

技术领域

本发明涉及电化学储能设备领域，具体而言，本发明涉及用于锂离子电池的电解液和锂离子电池。

背景技术

随着生活的日益发展，对于锂离子电池的能量密度要求逐渐提高，通过提升电池的使用电压，是一个非常有效的提高能量密度的手段，因此现有技术中有许多关于高电压电解液的报道。

现在所使用的非水电解液中，用于高电压体系的经常使用一些腈类添加剂、砜类溶剂或者含氟溶剂(也称为氟代溶剂)。

使用腈类或者砜类溶剂时，通常会增加电解液的粘度。因而这两类溶剂虽然能提高电池的耐高压能力，但对于倍率、安全等性能并无明显的改善。而使用含氟溶剂时，由于含氟溶剂对于锂盐的溶解度较低，在使用量的方面通常会受到诸多的限制，同时也只是改善电池的高压性能和安全性，其他方面甚至有些减弱，不利于电池性能的全面综合提升。

一般而言，电解液中所使用的氟代溶剂多数为氟代碳酸酯、氟代醚或者氟代磷酸酯等，电解液体系若氟代溶剂使用过多，则会导致对锂盐的溶解度降低。因此，含氟溶剂目前多作为共溶剂使用，其在电解液中的含量不高，其在电解液中所能带来的性能提升也有限。

综上所述，现有的锂离子电池电解液仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出用于锂离子电池的电解液和锂离子电池。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种用于锂离子电池的电解液。根据本发明的实施例，该电解液包括锂盐和溶剂，所述溶剂包括氟代酰胺化合物；基于所述溶剂的总质量，所述氟代酰胺化合物的含量不低于60wt％；所述氟代酰胺化合物的结构如式I所示，

式I中，R₁为C1～4烷基，R₂为C1～4氟代烷基。

酰胺经氟代后整体电子状态趋于更均匀地分布在分子上，从而具有更稳定的化学性能和电化学性能，根据本发明上述实施例的电解液通过采用氟代酰胺化合物作为溶剂，可以大大提升电解液的耐高压能力。同时，氟代酰胺化合物具有较高的介电常数，其作为溶剂可以为将锂盐解离为离子状态，保证电解液中充足的离子电导率。氟代酰胺化合物与锂离子之间几乎不存在溶剂化作用，在进行锂离子传输时，不需要进行脱溶剂化作用，从而可以显著提高锂离子传输的动力学性能，进而提高电池体系的倍率性能。另外，氟代酰胺化合物的可燃性差，即便是电池出现短路或其他大量产热的情况，电解液体系仍难以燃烧，通过采用氟代酰胺化合物作为电解液溶剂，同时可以提高电池的安全性能。

另外，根据本发明上述实施例的用于锂离子电池的电解液还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，基于所述溶剂的总质量，所述氟代酰胺化合物的含量为60wt％～100wt％。