[發明專利]一種高壓電解液及含有該電解液的鋰離子電池

在審

• 申請號: 201610326759.8
• 申請日: 2016-05-17
• 公開（公告）號: CN105762412A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 李偉善;王賢樹;廖曉琳;陳曉芬;鄭雄文;廖波
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 羅嘯秋;裘暉

技術領域

本發明屬于鋰離子電池材料技術領域，具體涉及一種高壓電解液及含有該電解液的鋰離子電池。

背景技術

21世紀，能源問題是人類面臨的重大挑戰，全世界都在努力積極探索與尋求高能的電化學電源。鋰離子電池作為新一代高能電源，被廣泛用在電子設備、電動工具與電動汽車等領域。目前，商業化的鋰離子電池的正極材料主要有錳酸鋰、鈷酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等，其充電截止電壓一般不超過4.2V。但是隨著社會的進步與市場的發展，對鋰離子電池提出更高的要求——在保證或提高原有能量密度的基礎上日益要求更輕、更薄和更長壽命，因此以提升鋰離子電池的使用電壓來提高電池的能量密度是目前研究的重點與難點。

目前已經開發出了多種高電壓的正極材料如尖晶石結構的LiMn_2-xLi_xO₄、LiMn_2-xM_xO₄；橄欖石結構的LiMPO₄；層狀結構的LiCoO₂、LiNi_xCo_yMn_1-x-yO₂等。但是隨著使用電壓的提高，作為鋰離子電池重要組成的電解液不僅會發生自身的氧化分解反應，而且還會在正極材料表面上氧化分解。此外，從正極材料中溶出的過渡金屬元素更起到了催化作用，從而促進了電解液的氧化，最終導致電池內阻的升高，循環性能被破壞，電池的使用壽命縮短。因此，開發高壓電解液與功能型電解液添加劑，進而實現鋰離子電池優異性能的發揮，是本領域的研究人員追求的目標。

發明內容

為了解決現有技術的缺點和不足之處，本發明的首要目的在于提供一種高壓電解液。該電解液能顯著提高鋰離子電池在高電壓條件下的循環穩定性和安全性。

本發明的另一目的在于提供一種含有該高壓電解液的鋰離子電池。

本發明目的通過以下技術方案實現：

一種高壓電解液，所述高壓電解液是在普通電解液中添加相當于普通電解液質量0.1％～5％的功能添加劑得到；所述功能添加劑具有如下所示的結構式：

式中所述R₁和R₂是指氫、氨基、直鏈烷基或支鏈烷基、鹵素取代的直鏈烷基或支鏈烷基。

優選地，所述功能添加劑的添加量為普通電解液質量的0.5％～5％。

所述的普通電解液由環狀碳酸酯溶劑、線型碳酸酯溶劑和導電鋰鹽構成。

優選地，所述環狀碳酸酯溶劑和線型碳酸酯溶劑的質量比為3:(2～9)，導電鋰鹽在普通電解液中的濃度為0.8～1.2mol/L。

所述的環狀碳酸酯溶劑優選碳酸乙烯酯(EC)。

所述的線型碳酸酯溶劑包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲丙酯(MPC)中的一種或兩種以上的混合。

所述的導電鋰鹽選自六氟磷酸鋰(LiPF₆)、四氟硼酸鋰(LiBF₄)、二草酸硼酸鋰(LiBOB)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)、三氟甲基磺酸鋰(LiSO₃CF₃)、高氯酸鋰(LiClO₄)、六氟砷酸鋰(LiAsF₆)、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰[Li(CF₃SO₂)₂N]中的一種或兩種以上的混合。

上述高壓電解液的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)將環狀碳酸酯溶劑和線型碳酸酯溶劑混合，純化除雜、除水；

(2)在室溫條件下，將導電鋰鹽加入步驟(1)所得到的溶劑中，得到普通電解液；

(3)在步驟(2)得到的普通電解液中加入相當于普通電解液質量0.1～5％的功能添加劑，得到所述高壓電解液。

步驟(1)中所述的純化除雜、除水優選通過分子篩、活性炭、氫化鈣、氫化鋰、無水氧化鈣、氯化鈣、五氧化二磷、堿金屬或堿土金屬中的任意一種或幾種進行處理。

所述的分子篩可以采用型、型或型，最好選用型或型。

一種含有上述高壓電解液的鋰離子電池。

本發明具有如下優點及有益效果：