[發明專利]一種層狀錳酸鋰電池用的非水電解液

有效

• 申請號: 201210101109.5
• 申請日: 2012-04-09
• 公開（公告）號: CN103367800A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 陳黎;駱宏鈞;袁翔云
• 申請（專利權）人: 張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0566
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳忠輝

技術領域

本發明涉及到一種鋰離子電池電解液，尤其涉及一種適合層狀錳酸鋰電池用的非水電解液。

背景技術

鋰離子電池由于具有高比能量、高電壓、體積小、重量輕、無記憶效應等優點，目前廣泛應用于移動通信、數碼相機等便攜式電子產品，并逐步在國防、軍事方面應用。而鋰離子電池常用的正極材料為鈷酸鋰(LiCoO₂)，但隨著鈷價的上漲，采用鈷酸鋰為正極材料的鋰離子電池的成本急劇增加，并且，在鈷酸鋰材料中當鋰有一半以上脫嵌時晶體結構坍塌，可逆性降低，因此鋰離子電池難以獲得更高的能量密度。而近年來基于Li₂MnO₃的錳酸鋰層狀固溶體材料因其具有高比容量(200～300mAh/g)、較高的工作平臺以及新的電化學充放電機制等優點而受到廣泛關注，是目前正極材料商業化主流產品LiCoO₂很好的替代品。然而，為了發揮該材料的高比容量，需要以金屬鋰為基準4.2V以上的充電電位。目前常用的層狀錳酸鋰電池用的非水電解液由非水有機溶劑、鋰鹽、成膜添加劑組成，由這類非水電解液制備的錳酸鋰電池在正常電壓4.2V時循環放電容量不受影響，但在4.2V以上高電壓時，電解液容易氧化分解，導致循環放電容量低、循環壽命短。因此，為了確保層狀錳酸鋰電池的循環壽命以及充放電效率特性，抑制電解液在4.2V以上的高電壓下氧化分解是個嚴峻的問題。

在申請號為200480044296.1、以及申請號為200910193635.7的中國專利文獻中分別公開了呋喃酮作為添加劑在鋰離子電池非水電解液中的應用，申請號為200480044296.1的文獻中公開了呋喃酮的添加有利于提高電池的高溫性能，申請號為200910193635.7的文獻中公開了呋喃酮的使用有利于提高電池的初始放電容量、循環壽命包括高溫循環性能。呋喃酮衍生物與呋喃酮是兩類不同的物質，申請人目前沒有檢索到任何有關使用呋喃酮衍生物來提高層狀錳酸鋰電池的高電壓特性的報道。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種適合層狀錳酸鋰電池用的非水電解液，通過在鋰離子電池非水電解液中加入呋喃酮的衍生物，使得層狀錳酸鋰電池在保持較高放電容量的同時，使其在高電壓下的循環性能有較大提高。

為實現上述目的，本發明采用了以下的技術方案。

所述的層狀錳酸鋰電池用的非水電解液，包括：非水有機溶劑、鋰鹽、成膜添加劑，其特點是：所述的非水電解液中還含有能提高電池在電壓4.2V以上的充放電循環壽命的一種或多種呋喃酮衍生物，所述呋喃酮衍生物的分子式為：上式中，R1～R4分別獨立地選自氫、羥基、鹵素、烷基、烷氧基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、烯烴基、鹵代烯烴基、苯基、鹵代苯基、聯苯基、鹵代聯苯基、苯醚基、三苯基、鹵代苯醚基、鹵代三苯基、胺基、酯基中的一種，并且R1～R4不同時為氫，其中：鹵素是F、Cl或Br，所述的鹵代是部分取代或全取代；且呋喃酮衍生物占非水電解液總質量的0.001％～3％。

進一步地，前述的一種層狀錳酸鋰電池用的非水電解液，其中，所述的呋喃酮衍生物占非水電解液總質量的0.005％～1％。

進一步地，前述的一種層狀錳酸鋰電池用的非水電解液，其中，所述的呋喃酮衍生物占非水電解液總質量的0.005％～0.0099％。

進一步地，前述的一種層狀錳酸鋰電池用的非水電解液，其中，所述的鋰鹽為LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiTFSI中的至少一種；在非水電解液中的鋰鹽濃度為0.7～1.5mol/L。

進一步地，前述的一種層狀錳酸鋰電池用的非水電解液，其中，在非水電解液中的鋰鹽濃度為0.9～1.2mol/L。

進一步地，前述的一種層狀錳酸鋰電池用的非水電解液，其中，所述的非水有機溶劑為碳酸酯、羧酸酯、醚或砜類中的至少一種。

進一步地，前述的一種層狀錳酸鋰電池用的非水電解液，其中，所述的碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亞丁基酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸丙烯酯中的至少一種；所述的羧酸酯為甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯中的至少一種；所述的醚為二甲氧基甲烷、1，2-二甲氧基乙烷、四氫呋喃或1，3-二氧戊環中的至少一種；所述的砜為二甲亞砜、環丁砜、二甲基砜中的至少一種。