[發(fā)明專利]一種非水有機(jī)電解液及其制備方法和鋰離子二次電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210486919.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-26
• 公開（公告）號(hào): CN103840210A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安偉峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/058;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子二次電池領(lǐng)域，特別是涉及一種非水有機(jī)電解液及其制備方法和鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

隨著鋰離子二次電池應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，包括近年來大型儲(chǔ)能電站、高溫基站備電等新的應(yīng)用場景的引入，人們對(duì)具有高能量鋰離子二次電池的需求變得更加迫切。

為了實(shí)現(xiàn)鋰離子二次電池的高能量，一般通過提高鋰離子二次電池的工作電壓或研發(fā)高能量正極材料來實(shí)現(xiàn)。已經(jīng)報(bào)道的高電壓正極材料有LiCoPO₄、LiNiPO₄、Li₃V₂PO₄和LiNi_0.5Mn_1.5O₄等，其充電電壓平臺(tái)接近或高于5V，但與之匹配的非水有機(jī)電解液現(xiàn)有報(bào)道。目前常用的鋰離子二次電池的電解液主要為1M?LiPF₆溶解在碳酸酯類溶劑中，但其在滿充電高電壓(4.5V以上電壓)電池體系中，特別容易與正極活性材料發(fā)生副反應(yīng)進(jìn)而被氧化分解，導(dǎo)致鋰離子二次電池循環(huán)性能下降、體積膨脹以及放電容量下降，因此無法應(yīng)用于高電壓鋰離子二次電池體系。

2003年Shoichi?Tsujioka等合成了二氟草酸硼酸鋰(LiODFB)，用作成膜添加劑加入鋰離子二次電池的非水有機(jī)電解液中，當(dāng)鋰離子二次電池電壓達(dá)到4.5V左右時(shí)LiODFB在正極活性材料表面形成一層鈍化膜，從而抑制正極活性材料與非水有機(jī)電解液在高電壓下發(fā)生的副反應(yīng)，但該鈍化膜致密，不利于Li⁺的移動(dòng)，增加了Li⁺在充放電過程中的遷移阻力，宏觀上表現(xiàn)為鋰離子二次電池的內(nèi)阻增加，造成電池充放電過程中容量的下降，進(jìn)而導(dǎo)致電池循環(huán)過程中容量保持率的降低；同時(shí)，LiODFB制備工藝復(fù)雜，對(duì)環(huán)境要求比較苛刻，嚴(yán)重限制了其在鋰離子二次電池上的應(yīng)用，并且其應(yīng)用于鋰離子二次電池時(shí)，將會(huì)增加鋰離子二次電池的酸度，尤其是在LiMn₂O₄材料中會(huì)由于Mn元素的溶出造成鋰離子二次電池高溫及循環(huán)性能的急劇下降。

近年來，有部分研究學(xué)者提出在非水有機(jī)電解液中添加抗氧化電位可到達(dá)5V以上的砜類、腈類、離子液體等高電壓溶劑，用以提高非水有機(jī)電解液的抗氧化性，進(jìn)而使得鋰離子二次電池可以在4.5V以上的電壓下進(jìn)行使用。但這些高電壓溶劑普遍粘度較大將導(dǎo)致非水有機(jī)電解液的電導(dǎo)率降低，同時(shí)，這些高電壓溶劑潤濕性較差，因此導(dǎo)致鋰離子二次電池放電容量下降。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例第一方面旨在提供一種非水有機(jī)電解液，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的非水有機(jī)電解液在滿充電高電壓(4.5V以上電壓)電池體系中易與正極活性材料發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致鋰離子二次電池循環(huán)性能下降、體積膨脹以及放電容量下降的問題的問題，該非水有機(jī)電解液能夠滿足4.5V及以上高電壓鋰離子二次電池用。本發(fā)明實(shí)施例第二方面旨在提供上述非水有機(jī)電解液的制備方法。本發(fā)明實(shí)施例第三方面旨在提供一種包含上述非水有機(jī)電解液的鋰離子二次電池，該鋰離子二次電池具有高能量密度。

第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種非水有機(jī)電解液，包括：

鋰鹽；

非水有機(jī)溶劑；以及

非水有機(jī)電解液添加劑，所述非水有機(jī)電解液添加劑為如式(I)所示的非水有機(jī)電解液添加劑和/或如式(II)所示的非水有機(jī)電解液添加劑，

式(I)，

式(II)，