[發明專利]一種鋰離子電池電解液

在審

• 申請號: 201610405305.X
• 申請日: 2016-06-08
• 公開（公告）號: CN107482246A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 鄭香珍;王文國;吳茂祥;黃韜;潘熒;方桂煌
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0567
• 代理公司: 北京知元同創知識產權代理事務所(普通合伙)11535
• 代理人: 劉元霞,牛艷玲

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，具體涉及一種鋰離子電池電解液，用于提高負極實際放電容量及其改善負極循環性能。

背景技術

鋰離子電池由于具備工作電壓高、循環壽命長、能量密度大、無記憶效應以及環境友好等優點而成為最理想的電源之一。除了在傳統的消費類電子產品中得到廣泛應用外，近年來鋰離子電池在動力電池領域發展迅速。隨著電動車的進一步推廣，鋰離子電池的前景更為廣闊，兼具高性能，高穩定性的鋰離子電池的研究已成為研發的熱點。

在鋰離子電池首次充放電過程中，部分電解液組分發生不可逆分解，在電極/電解質界面形成一層鈍化膜，即固體電解質相界面膜(SEI膜)。這層膜的性質對于鋰離子電池的性能起著重要的作用。通過設計和形成穩定、高導Li⁺性、能抑制電解質和電極材料間不良相互作用的鈍化膜，能夠提高正、負極材料/電解質界面性質，從而進一步提高鋰離子電池的循環穩定性、安全性、高低溫性、倍率性等。

通過在電解質體系中使用一些特殊化學物質(即添加劑)，可形成有效的電極/電解質界面鈍化膜，從而改善提高鋰離子電池的某一方面性能。如碳酸亞乙烯酯(VC)的加入，使其能夠在負極表面形成優良的SEI膜，該SEI膜具有高導Li⁺性，電子絕緣，有一定機械強度和韌性等優點，能夠降低石墨的不可逆容量并且保持優良的脫、嵌鋰循環性能(Electrochim.Acta 47(2002)：1423)。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種鋰離子電池電解液，使其可有效提高負極實 際放電容量及其改善負極循環性能。

本發明的目的是通過如下方式實現的。

一種負極用鋰離子電池電解液，其包括非水有機溶劑、鋰鹽和電解液添加劑，所述電解液添加劑為鏈狀亞硫酸酯類化合物。

根據本發明，所述的電解液添加劑為具有式(1)所示結構的鏈狀亞硫酸酯類化合物，

其中，R₁、R₂相同或不同，獨立的選自C_1-6烷基或任選被1-6個鹵素取代的C_1-6烷基。

根據本發明，所述C_1-6烷基為直鏈或支鏈烷基，例如，甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基等。

根據本發明，所述鹵素為氟、氯、溴、碘。優選為氟、氯。

根據本發明，所述的電解液添加劑的含量為0.1～1.0％(質量比)，優選0.2～0.5％。

根據本發明，所述式(1)所示的結構中，R₁、R₂獨立的選自任選被1-6個氟原子取代的C_1-6烷基，例如氟代甲烷、氟代乙烷等。

根據本發明，所述電解液添加劑為雙三氟乙醇亞硫酸酯，如式(2)所示。

根據本發明，所述無水有機溶劑可為碳酸乙烯酯、碳酸乙丙酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲丙酯、碳酸甲乙酯中一種或兩種以上的混合物，優選的，所述無水有機溶劑為上述溶劑的任意兩種或三種的混合物。更優選的，為碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的二者混合物，碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)的二者混合物，或者碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)三者混合物。

根據本發明，所述鋰鹽包括LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、LiBOB中 的任意一種。

本發明還提供一種制備鋰離子電池電解液的方法，包括：將非水有機溶劑、鋰鹽和本發明所述的鏈狀亞硫酸酯類化合物的電解液添加劑進行混合。

根據本發明，所述電解液添加劑如上述式(1)所示。

優選的，所述電解液添加劑為雙三氟乙醇亞硫酸酯，如上述式(2)所示。

本發明還提供了一種上述鋰離子電池電解液的用途，其用于鋰離子電池。所述電池電解液可以改善鋰離子電池的循環性能，例如改善鋰離子電池負極材料循環穩定性。

本發明還提供了一種鋰離子電池，其包括本發明所述的鋰離子電池電解液。

根據本發明，所述鋰離子電池還包括負極材料，所述負極材料可為石墨、焦炭、中間相碳微球、硅碳化合物等，優選為中間相碳微球MCMB。