[發明專利]一種高電壓鋰離子二次電池用非水電解質溶液及高電壓鋰離子電池

在審

• 申請號: 201610077028.4
• 申請日: 2016-02-03
• 公開（公告）號: CN105680088A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 萬華平;占孝云;仰永軍;王再盛
• 申請（專利權）人: 東莞市凱欣電池材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0567;H01M10/0569
• 代理公司: 東莞市冠誠知識產權代理有限公司 44272
• 代理人: 張作林

技術領域

本發明涉及鋰電池制備領域，本發明具體涉及一種高電壓鋰離子二次電池用非水電解質 溶液及高電壓鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池是新一代最具競爭力的電池，被稱為“綠色環保能源”，是解決當代環境污染 問題和能源問題的首選技術。近年來，在高能電池領域中鋰離子電池已取得了巨大成功，但 消費者仍然期望綜合性能更高的電池面世，而這取決于對新的電極材料和電解質體系的研究 和開發。

目前智能手機、平板電腦等電子數碼產品對電池的能量密度要求越來越高，使得商用鋰 離子電池難以滿足要求。提升電池的能量密度可以通過以下兩種方式：

1.選擇高容量和高壓實正負極材料；

2.提高電池的工作電壓。

然而在高電壓電池中，在正極材料充電電壓提高的同時，電解液的氧化分解現象會加劇， 從而導致電池性能的劣化。另外，高電壓電池在使用過程中普遍存在正極金屬離子溶出的現 象，特別是電池在經過長時間的高溫存儲后，正極金屬離子的溶出進一步加劇，導致電池的 保持容量偏低。

氟代碳酸乙二酯(FEC)由于其具有較高的分解電壓和抗氧化性，同時具有較好的成膜特 性，目前普遍用于高電壓鋰離子電池電解液中以保證高電壓電池的循環性能。但FEC作為高 電壓電池的電解液的添加劑，也存在較多問題。其高溫特性較差，在高溫下容易分解產生游 離酸(HF)，容易導致電池在高溫循環后厚度膨脹和內阻增長較大；同時由于其在高溫下分 解產生游離酸，會進一步加劇高電壓正極的金屬離子溶出，會進一步劣化高電壓鋰離子電池 長時間高溫存儲性能。

為了解決含有氟代碳酸乙烯酯添加劑的鋰離子電池在高溫存儲過程中的脹氣問題，申請 號為CN201110157665的中國專利采用在電解液中通過添加有機二腈類物質(NC-(CH₂)n-CN， 其中n＝2～4)的方法。這種方法雖然可以在一定程度上改善鋰離子電池的高溫存儲性能，但 該方法卻受到一定的限制。例如當要求循環性能與高溫存儲性能同時進一步提高時，這兩種 結果會出現矛盾。

美國專利US2008/0311481Al(SamsungSDICo.,Ltd)公開含有兩個腈基的醚/芳基化合 物，改善電池在高電壓和高溫條件下的氣脹，改善高溫存儲性能,其電池性能有待進一步改 進。

有鑒于此，確有必要提供一種改善高電壓下穩定性好、同時兼顧循環和高溫性能的電解 液方法。

發明內容

本發明的首要目的在于克服現有技術的缺點與不足，提供一種高電壓鋰離子二次電池用 非水電解質溶液及高電壓鋰離子電池。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

一種高電壓鋰離子二次電池用非水電解質溶液，其包括非水溶劑和溶于該非水溶劑的鋰 鹽以及添加劑，所述非水有機溶劑中包括在電解液中的質量百分含量為1～15％的氟苯；

所述添加劑包括氟代碳酸乙烯酯(FEC)和具有式I所示結構化合物，式I為:

式中Q₁，Q₂是碳原子數為1～6的基團；Q₁﹑Q₂分別為直鏈亞烴基、具有飽和支鏈的亞烴 基的任一種。

所述氟苯在電解液中的質量百分含量為1～15％。

所述氟代碳酸乙烯酯在電解液中的質量百分含量為1％～6％。

所述具有式1所示化合物在電解液中的質量百分含量為0.1％～4％。

所述非水有機溶劑還包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二 乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、 丙酸丙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、γ-丁內酯、γ-戊內酯、δ-戊內酯、ε-己內酯中的一 種及以上。

所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰和雙 氟磺酰亞胺鋰鹽中的一種及以上。

所述電解液還含有己二腈、丁二腈、1,3-丙烷磺內酯、1,4-丁烷磺內酯、1,3-丙烯磺酸內 酯中的一種或幾種添加劑，且上述各添加劑在電解液中的質量百分比分別為0.1～5％。