[發(fā)明專利]一種鋰離子電池高壓電解液及其制備和應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2017-12-20
• 公開（公告）號: CN108091935A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪波;賴延清;覃昭銘;段柏禹;張治安;張凱;方靜
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/058
• 代理公司: 長沙市融智專利事務(wù)所 43114
• 代理人: 盛武生;魏娟

本發(fā)明所述鋰離子二次材料技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了鋰離子電池高壓電解液，其包含功能添加劑、溶劑和無機導(dǎo)電鋰鹽；所述的功能添加劑為具有式1結(jié)構(gòu)式的化合物中的至少一種：R1、R2、R3中，至少一個取代基為F、SR4、P(R5)R6、C2～C16的烯烴基、C2～C16的炔烴基或CN，其他取代基為C1～C6烷烴基、Br、Cl、I、C1～C6烷氧基、F、S、C2～C16的烯烴基、C2～C16的炔烴基或CN；R4、R5、R6為H或C1～C6烷烴基。本發(fā)明還公開了所述的電解液的應(yīng)用。本發(fā)明中，在所述的電解液中添加所述的功能添加劑，可在鋰離子電池的正極表面形成一層致密包覆膜，從而降低在循環(huán)過程中正極材料表面電化學(xué)活性，抑制電解液溶劑的氧化分解，穩(wěn)定正極材料結(jié)構(gòu)，提高高電壓下鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池高壓電解液，屬于鋰離子電池領(lǐng)域。

背景技術(shù)

能源問題是二十一世紀人類面臨的重大問題之一，得到了世界各國的高度重視。鋰離子電池作為新興的新能源，發(fā)展迅猛。伴隨煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的逐漸減少以及日益嚴峻的環(huán)境問題，小型分離移動電源需求呈現(xiàn)出幾何式增長趨勢，各種可充電電化學(xué)電源越來越受到重視。因為兼具能量密度高、截止電壓高以及循環(huán)壽命長的特點，具有可觀的商業(yè)前景。現(xiàn)在常見的商用鋰離子正極材料有磷酸鐵鋰、鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料等。雖然各種正極材料的理論容量都比較大，但是因為截至電壓都在4.2V以及更低，能量密度不能夠最大化，但是市場對能量密度的要求越來越大。除了對新材料的研發(fā)，深度發(fā)掘現(xiàn)有材料的能量密度也是研究熱點之一，故而提高正極材料的截止電壓是有效的途徑。

提高正極材料充電截止電壓也面臨著諸多問題，隨著電壓的升高，材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低，常規(guī)電解液在高電壓下的不兼容性，導(dǎo)致電池的循環(huán)性下降。常用的碳酸酯基電解液在高電壓下容易發(fā)生氧化分解，所產(chǎn)生的副產(chǎn)物對電池性能有負面的影響，一方面電池內(nèi)部阻抗增大，另一方面電池正極材料也會遭受腐蝕。特別對于三元材料，高電壓下，鎳鈷錳等離子會從正極材料中溶出，導(dǎo)致正極材料結(jié)構(gòu)坍塌，從而造成容量的不可逆性衰減。

公開號為CN105958111A的中國專利文獻公開了一種鋰離子電池用電解液，由溶質(zhì)和溶劑構(gòu)成，所述溶劑由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酯甲乙酯、磷酸二苯-異丁酯、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和二氟草酸硼酸鋰組成；所述溶質(zhì)為六氟磷酸鋰。

現(xiàn)有的電解液在高電壓下對正極材料的穩(wěn)定保護效果有限，電池循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能不理想。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的主要目的是提供一種鋰離子電池高壓電解液；旨在通過所述的功能添加劑的使用，達到在循環(huán)過程中降低正極材料表面電化學(xué)活性，抑制電解液溶劑的氧化分解，穩(wěn)定正極材料結(jié)構(gòu)，提高高電壓下鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性和倍率性能。

本發(fā)明的另一個目的是在于提供一種工藝簡單、重復(fù)性好、成本低廉、環(huán)境友好的提高鋰離子電池循環(huán)穩(wěn)定性的方法。