[發明專利]一種電解液以及一種鋰離子電池

有效

• 申請號: 201610316486.9
• 申請日: 2016-05-12
• 公開（公告）號: CN105742711B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 楊光華;夏永高;劉兆平;石俊黎;夏蘭
• 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: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;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

本發明提供了一種電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，所述添加劑的化學式為：Li_xPO_yF_z，其中，0≤x≤3；0≤y≤4；0≤z≤4,x、y、z為整數，不能同時為零，且要滿足化學式要求。本發明在電解液中加入高濃度的Li_xPO_yF_z為添加劑，而形成乳白狀懸浮液電解液。由于該添加劑在電池循環過程中能沉積在電極表面，可有效改善電極材料的表面鈍化膜的結構，從而提高鋰離子電池的充放電容量及循環壽命。進一步研究發現，該添加劑在循環過程中并不參與電化學及化學反應，而是絡合鋰離子在負極表面沉積，絡合鋰鹽陰離子在正極表面沉積，阻礙電解液的進一步分解。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種電解液以及一種鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池相對于鉛酸電池，鎳鎘電池等具有更高的比能量，比功率等突出的有事，自20世紀90年代初開發成功以來，已經成為目前綜合性能最好的電池體系。由于其具有輕，薄，以及可以設計成任意形狀等優點，使其廣泛應用在便攜電子設備及電動車上。近年來，由于能源危機及能源革命迫在眉睫，使得鋰離子電池的研究及應用得到越來越廣泛。新的應用領域對鋰電池的性能不斷提出新的要求，如更高的能量密度，更好的安全性等。目前為了提高鋰離子電池的能量密度，研究者們主要通過開發高容量、高工作電壓的正負極材料來實現，正極有三元材料，富鋰材料及高電壓材料，負極材料有Si/C，純金屬鋰，石墨烯等高容量材料。為此，開發與此匹配的與這些材料相匹配的電解液具有重要意義。

然而，現有常規的碳酸酯類溶劑與六氟磷酸鋰組成的電解液體系(鋰鹽濃度0.5～2mol/L)在長期循環后正負極表面的鈍化膜會破裂，不能有效的阻礙電解液的進一步分解，從而使電池壽命減少。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種電解液以及一種鋰離子電池，本發明提供的電解液可以提高電池的充放電容量及循環壽命。

本發明提供了一種電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，所述添加劑的化學式為：Li_xPO_yF_z，其中，0≤x≤3；0≤y≤4；0≤z≤4，x，y，z為整數，不能同時為零，且要滿足化學式要求。

優選的，所述添加劑在電解液中的添加量為5wt％～50wt％。

優選的，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰及其衍生物、雙(氟磺酰)亞胺鋰及其衍生物、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰及其衍生物、二草酸硼酸鋰及其衍生物、二氟草酸硼酸鋰及其衍生物、四氟硼酸鋰及其衍生物、高氯酸鋰及其衍生物中的一種或多種。

優選的，在所述電解液中，所述鋰鹽的濃度為0.8～1.5mol/L。

優選的，所述非水溶劑選自碳酸酯類溶劑、醚類溶劑、砜類溶劑、腈類溶劑中的一種或兩種以上的混合物。

優選的，所述碳酸酯類溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一種；

所述醚類溶劑為四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3-二氧環戊烷、二甲氧甲烷、1，2-二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的至少一種；

所述砜類溶劑為二甲基亞砜、二苯基亞砜、氯化亞砜、環丁砜和二丙砜中的至少一種；

所述腈類溶劑為乙腈、丁二腈和己二腈中的至少一種。

本發明提供了一種鋰離子電池，包括正極、負極、隔膜和電解液，所述電解液選自上述電解液。

優選的，所述正極的材料選自過渡金屬嵌鋰化合物及具有層狀結構的物質，所述負極的材料選自純金屬鋰片，所述隔膜選自多孔聚烯烴化合物、纖維素或玻璃纖維中的任一種。