[發(fā)明專利]一種高電壓鋰離子電池的非水電解液

有效

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• 申請日: 2013-07-04
• 公開（公告）號: CN103384017A
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發(fā)明（設計）人: 王霹霹;戴曉兵;陳性保;梁洪耀;梁建斌;黃輝寧;鐘亞嬌
• 申請（專利權）人: 珠海市賽緯電子材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567
• 代理公司: 深圳市興科達知識產(chǎn)權代理有限公司 44260
• 代理人: 杜啟剛

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種高電壓鋰離子電池的非水電解液。

背景技術

近年來，隨著電子設備變得更小，更輕，市場上越來越需要與之相匹配的電池作為動力源。鋰二次電池作由于具有有尺寸小，重量輕和高容量的特點，已經(jīng)廣泛的應用于人們的實際生活當中，如便攜式攝像機，便攜式電話，筆記本電腦等便攜式電子和通信設備。

鋰二次電池包括正極，負極和電解質。常用的鋰二次電池有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。其中鈷酸鋰是目前應用最為廣泛的鋰二次電池。

通常，為了將傳統(tǒng)的充電截止電壓為4.2V的鈷酸鋰鋰二次電池轉換為一個高容量，高輸出和具有高充電截止電壓為4.35V或更高的電池，就必須在電池中采用理論可用容量更高的正極活性物質。通常，采用增加正極活性物質理論可用容量的方法，一方面可以對正極活性材料進行摻雜改性，比如加入過渡金屬或非過渡金屬，如鎳，錳，鋁，鎂，另一方面可以增加電池的充電截止電壓來達到目的。通過以上辦法可以將電池的容量提高10~15%以上，并且將充電截止電壓提高到4.35V或者以上。然而，隨著充電截止電壓的升高，正極材料和電解液之間的反應活性也隨之增加，使得電解液在正極表面的分解和氧化，產(chǎn)生氣脹，導致電池的常溫、高溫循環(huán)特性，安全性和高溫儲存性能降低。這些問題都會使正極與電解液之間的界面性能降低。因此，開發(fā)功能性的電解液添加劑改善活性正極與電解液的接觸界面是非常必要的。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的是提供一種高電壓鋰離子電池的非水電解液，以改善正極與電解液之間的界面性能和兼容性，從而克服電解液在高電壓條件下循環(huán)性能差的問題。

為了解決這些技術問題，本發(fā)明的技術方案是，一種高電壓鋰離子電池的非水電解液，包含以下組分：環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、鋰鹽和添加劑；其中，環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯按質量比1：?1～3混合，鋰鹽在環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯形成的混合液中的摩爾濃度為0.8～1.5mol/L；添加劑為噻吩基硫醚類化合物；添加劑的質量為溶劑質量的0.01～1%。?

以上所述的高電壓鋰離子電池的非水電解液，所述的環(huán)狀碳酸酯為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和γ-丁內酯中的至少一種。

以上所述的高電壓鋰離子電池的非水電解液，所述的鏈狀碳酸酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯或碳酸乙丙酯中的至少一種；所述鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiCF3SO2、LiN?(CF3S02)2、LiBOB，LiDFOB、LIFSI、LiPF4C204和LiN?(C2F5S02)2中的至少一種。

以上所述的高電壓鋰離子電池的非水電解液，所述的添加劑選自2-(2-噻吩基硫)噻吩（CAS:3988-99-6）,?2-硫苯基噻吩(CAS:?16718-12-0),?3-(苯基硫代)噻吩(CAS:?16718-11-9),?雙(2-噻吩基)二硫醚(CAS:?6911-51-9)和?2-(甲基硫代)噻吩(CAS:?5780-36-9)中的一種或者二種及以上的混合物。

以上所述的高電壓鋰離子電池的非水電解液，還包含常用添加劑，常用添加劑為碳酸亞乙烯，乙烯基碳酸乙烯醋，1，3-丙烷磺酸內酯，1,4-丁磺酸內酯，氟代碳酸乙烯酯（FEC），己二腈和丁二腈（SCN）中至少一種；常用添加劑的含量為溶劑總質量的1%-10%。

本發(fā)明高電壓鋰離子電池的非水電解液中的噻吩基硫醚類化合物可以在正極表面形成聚噻吩膜，聚噻吩包覆提高了材料的電導率，降低了極化阻抗，也避免了電解液與材料表面的進一步接觸，減少了副反應的發(fā)生，從而較好的改善電解液的常溫循環(huán)性能，克服電池在高電壓條件下循環(huán)性能差的問題。

具體實施方式

在本發(fā)明的技術方案中，非水電解液包括非水溶劑、溶質和添加劑，還可以含有常用添加劑。

本發(fā)明的高電壓鋰離子電池的非水電解液，包含以下組分：環(huán)狀碳酸酯、鏈狀碳酸酯、鋰鹽和添加劑；其中，環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯按質量比1：?1～3混合，鋰鹽在環(huán)狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯形成的混合液中的摩爾濃度為0.8～1.5mol/L；添加劑為噻吩基硫醚類化合物；添加劑的質量為溶劑質量的0.01～1%。

噻吩基硫醚類化合物可以在正極表面形成聚噻吩膜，聚噻吩包覆提高了材料的電導率，降低了極化阻抗，也避免了電解液與材料表面的進一步接觸，減少了副反應的發(fā)生，從而較好的改善電解液的常溫循環(huán)性能，噻吩基硫醚類化合物的添加量選擇為非水電解液總重量的0.01～1%。