[發明專利]一種電解液及含有該電解液的二次鋰電池和電容器

無效

• 申請號: 201210268522.0
• 申請日: 2012-07-30
• 公開（公告）號: CN103579677A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 周思思;黃學杰;周志彬;聶進;胡小春
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所;蘇州氟特電池材料有限公司;上海圖爾實業發展有限公司
• 主分類號: H01M10/0568
• 分類號: H01M10/0568;H01M10/0567;H01G11/62
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

技術領域

本發明涉及一種電解液及含有該電解液的二次鋰電池和電容器，更具體地涉及一種非水有機溶劑類電解液及采用該類電解液的鋰二次電池與電化學電容器。?

背景技術

鋰二次電池作為一種新型的化學能源，其具有能量密度大，工作電壓高，循環壽命長，原材料資源豐富，以及對環境友好等特點，已被廣泛應用于人們的生產生活中。鋰二次電池主要由正極，負極和起傳導鋰離子作用的電解液組成，它們直接影響著鋰二次電池的性能。?

目前，商業化二次鋰電池和電化學電容器電解質主要由有機碳酸酯（如碳酸二甲酯（DMC），碳酸二乙酯（DEC），乙烯碳酸酯（EC）等）和導電鋰鹽（主要是六氟磷酸鋰（LiPF₆））組成。但是LiPF₆存在諸多的缺點，例如熱穩定性及化學穩定性差，低溫電導率低等。因此，尋找可替代LiPF₆的新型鋰鹽成為當今電解液領域的重要課題。?

自1999年法國的M.Armand提出一類新型的鋰鹽：氟磺酰亞胺鋰，尤其是該類鋰鹽中的雙（氟磺酰）亞胺鋰（Li[N(SO₂F)₂]，LiFSI）以來，該鋰鹽以其在有機非水溶劑中優良的溶解性，高的離子電導率和鋰離子遷移數，寬的電化學窗口和與常規活性電極材料較好的相容性等優點,得到越來越多的重視，該鋰鹽及含有該鹽的電解液比LiPF₆體系的鋰鹽和電解液有更好的化學穩定性以及熱穩定性，成為最有希望替代目前商用電解液LiPF₆體系的鋰鹽和電解液之一。?

然而，以雙（氟磺酰）亞胺鋰（LiFSI）為代表的氟磺酰亞胺鋰存在著一個嚴重的缺點：在二次鋰電池和電化學電容器的充放電過程中，在高于一定的電壓時，含有該鹽的電解液體系對二次鋰電池和電化學電容器中常見的各類集流體都存在嚴重的腐蝕現象，尤其是該類型的鹽所組成的電解液體系對最為普遍的陰極集流體鋁箔的腐蝕難以避免，嚴重影響了目前唯?一可商業化應用的離子電池即二次鋰電池和電化學電容器的循環壽命和效率，限制了該類型鋰所組成的電解液的廣泛應用。目前，針對以LiFSI為代表的氟磺酰亞胺鋰對集流體的腐蝕，急需一種解決的方法。?

發明內容

因此，本發明的一個目的在于提供一種含有氟磺酰亞胺鋰的電解液，能夠防止氟磺酰亞胺鋰對集流體（尤其是對陰極集流體鋁箔）的腐蝕，且有助于電解液在電極材料表面形成優良固體電解質相界面（solid?electrolyte?inerface）或簡稱（SEI膜）。?

本發明提供一種電解液，包括：?

有機溶劑；?

導電鋰鹽，至少含有雙氟磺酰亞胺鋰；?

MTES和LiFNFSI或者二者之一。?

根據本發明提供的電解液，其中氟磺酰亞胺鋰包括LiFSI。?

根據本發明提供的電解液，其中MTES的濃度為1×10^-6-0.5摩爾/升。?

根據本發明提供的電解液，其中MTES的濃度為0.0001-0.5摩爾/升。?

根據本發明提供的電解液，其中LiFNFSI的濃度為1×10^-6-2摩爾/升。?

根據本發明提供的電解液，其中LiFNFSI的濃度為0.0001-0.5摩爾/升。?

根據本發明提供的電解液，還包括其他鋰鹽，所述其他鋰鹽選自雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、（氟磺酰）（三氟甲基磺酰）亞胺鋰、（氟磺酰）（五氟乙基磺酰）亞胺鋰、雙草酸硼酸鋰、四氟硼酸鋰、六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、六氟砷酸鋰中的一種或者多種的混合。?

本發明還提供一種SEI成膜添加劑，包括MTES和LiFNFSI或者二者之一。?

本發明還提供一種鋰電池，其特征在于包括如權利要求1-8所述的電解液。?

本發明還提供一種電容器，其特征在于包括如權利要求1-8所述的電解液。?

本發明所采用的成分不僅可以使得含有氟磺酰亞胺鋰的電解液不僅對鋰電池和電化學電容器中常見的集流體不產生腐蝕，還具有能增強與電極材料相容性的作用，且能在電極材料表面形成穩定的SEI膜，從而提高?電池的循環性能。此添加劑還可以在不含有氟磺酰亞胺鋰的鋰離子電池電解液中。?

附圖說明

以下參照附圖對本發明實施例作進一步說明，其中：?

圖1為使用實施例3制得的電解液A1得到的循環伏安測試曲線；?

圖2為使用對比例1制得的電解液C1得到的循環伏安測試曲線；?