[發明專利]一種非水電解液和鋰離子電池

有效

• 申請號: 201410166927.2
• 申請日: 2014-04-23
• 公開（公告）號: CN103928709A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發明（設計）人: 夏蘭;夏永高;劉兆平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/0525
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及鋰離子電池制備技術領域，尤其涉及一種非水電解液和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，鋰離子在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，鋰離子從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。

鋰離子電池由正極、隔膜、負極、電解液和電池外殼組成。常規的鋰離子電池電解液由有機碳酸酯溶劑和溶于其中的六氟磷酸鋰(LiPF₆)組成，當鋰離子電池電極電位達到4.5V時，有機碳酸酯溶劑在高氧化活性正極材料表面發生不可逆的氧化分解，生成CO₂、H₂O和聚乙烯類產物，引起鋰離子電池脹氣、電極界面組分發生變化，從而導致鋰離子電池的性能明顯惡化。為了改善鋰離子電池電解液的抗氧化性，人們通過在常規電解液溶劑中引入強吸電子基團氟，開發出氟代有機溶劑，氟代有機溶劑已成為鋰離子電池電解液體系研究的熱點。如申請號為201280015785.9的中國專利公開了一種鋰離子二次電池用非水電解液，包括非水溶劑和電解質鹽，所述非水溶劑為含氟醚化合物，該發明中的電解液由于采用了含氟醚化合物，從而提高了電解液的抗氧化性。然而，由于含氟醚化合物的介電常數較小，常用鋰鹽如LiPF₆在其中的溶解度小，造成了電解液中各組分的相容性較差，導致制備的電解液的電導率大幅度下降，從而影響了鋰離子電池的循環性能。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種非水電解液和鋰離子電池，本發明提供的非水電解液制備的鋰離子電池具有較好的循環性能。

本發明提供了一種非水電解液，包括：

鋰鹽；

有機溶劑，所述有機溶劑包括含氟化合物、環狀碳酸酯和鏈狀碳酸酯；所述含氟化合物包括具有式I所示結構的含氟醚和具有式II所示結構的含氟羧酸酯中的一種或幾種，

R₁^f—O—CH₃??式I，

式I中，R₁^f選自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物、碳原子數為1～12的直鏈含氟烷基或碳原子數為1～12的支鏈含氟烷基；

式II中，R₂^f選自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物、碳原子數為1～12的直鏈含氟烷基或碳原子數為1～12的支鏈含氟烷基。

優選的，所述R₁^f選自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物、碳原子數為2～6的直鏈含氟烷基或碳原子數為2～6的支鏈含氟烷基；

所述R₂^f選自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物、碳原子數為2～6的直鏈含氟烷基或碳原子數為2～6的支鏈含氟烷基。

優選的，所述含氟化合物在所述有機溶劑中的體積百分數為5％～70％；

所述環狀碳酸酯在所述有機溶劑中的體積百分數為2％～80％；

所述鏈狀碳酸酯在所述有機溶劑中的體積百分數為10％～70％。

優選的，所述鋰鹽在所述有機溶劑中的摩爾濃度為0.1mol/L～3mol/L。

優選的，所述環狀碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、三氟碳酸丙烯酯、單氟碳酸乙烯酯、雙氟碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯和碳酸乙烯亞乙烯酯中的一種或幾種。

優選的，所述鏈狀碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的一種或幾種。

優選的，所述非水電解液還包括氟烷基磺酰亞胺鋰化合物。

優選的，所述全氟烷基磺酰亞胺鋰化合物在所述非水電解液中的質量百分數為0.005％～5％。

優選的，所述全氟烷基磺酰亞胺鋰化合物具有式III所示的結構：

式III中，R₃^f和R₄^f獨立地選自碳原子數為1～20的全氟烷基，R₃^f和R₄^f中至少一個為碳原子數＞4的全氟烷基。

本發明提供了一種鋰離子電池，包括正極、隔膜、負極、電解液和電池外殼，所述電解液為上述技術方案所述的非水電解液。