[發明專利]一種含有磷酰亞胺鋰的電解液及使用該電解液的電池

有效

• 申請號: 201810418428.6
• 申請日: 2018-05-04
• 公開（公告）號: CN108808087B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 韓鴻波;赤騁;黃寶陵;董金祥;羅乾
• 申請（專利權）人: 常德市大度新材料有限公司;香港科技大學深圳研究院
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/052;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 鄧聰權

本發明公開了一種含有磷酰亞胺鋰的電解液，包括導電鋰鹽、非水有機溶劑和添加劑，所述添加劑包括氟磷酰亞胺鋰，所述氟磷酸亞胺鋰的結構通式為式(Ⅰ)、(Ⅱ)所示：其中：式(Ⅰ)為二氟磷酰苯磺酰亞胺鋰；式(Ⅱ)為二氟磷酰五氟磷腈亞胺鋰；R₁、R₂、R₃、R₄、R₅＝H、C_xH_y、CN、F、C_xF_yH_z，x＝1?6，y＝1?15，z＝1?15。本發明的電解液中，由于磷酰(磺酰)基強烈的吸電子效應以及電子屏蔽效應，使得這類陰離子具有負電荷分散，結構柔性好，呈現出弱配位的性能，從而有效提高電解液的電導率、解離常數、及其鋰離子遷移數；且弱配位結構的磷酰亞胺鋰在有機溶劑中具有良好的溶解性能，克服了使用較為廣泛的二氟磷酸鋰溶解度差的弊端。

技術領域

本發明涉及鋰二次電池領域，更具體地，本發明涉及一種含有磷酰亞胺鋰的電解液及使用該電解液的鋰二次電池。

背景技術

非水電解液是高比能鋰離子電池等儲能器件的關鍵材料之一，其綜合性能，如化學和電化學穩定性，安全性等，直接影響鋰離子電池的使用。目前,商業化的鋰離子電池電解液主要由有機碳酸酯，如乙烯碳酸酯(EC)，碳酸二甲酯(DMC),碳酸二乙酯(DEC)等，電解質導電鹽(主要是LiPF6)，功能性添加劑，如亞乙烯碳酸酯(VC)，1,3-丙磺酸內酯(PS)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)等組成。電解液溶劑體系主要調整配方比例，新型添加劑和鋰鹽是電解質材料的重點與核心技術。二氟磷酰類基團化合物作為一類新型的添加劑，可以有效改善負極界面膜的結構成分，有利于降低電池內阻以及提高電池的使用壽命。二氟磷酸鋰是這類添加劑最常見的化合物，但是二氟磷酸鋰在碳酸酯電解液中溶解度極差，尤其是極性和給體數相對較低的鏈狀碳酸酯，二氟磷酸鋰的溶解度一般小于0.1％，極大程度上限值了它的應用。亞胺鋰結構具有穩定的化學和電化學穩定性，在碳酸酯溶劑中溶解度高達3M以上，因此磷酰亞胺鋰含有磷酰基和亞胺結構，綜合了這兩類基團化合物的優點，在電化學儲能器件上具有廣泛的應用前景。

發明內容

鑒于背景技術所存在的問題，本發明的目的在于提供一種氟磷酰亞胺鋰的用途，即在鋰電池和鋰離子電池中作為電解質的應用。

為了實現上述技術方案，本發明提供一種含有磷酰亞胺鋰的電解液，包括導電鋰鹽、非水有機溶劑和添加劑。

優選的，所述的導電鋰鹽包括LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiClO₄、LiSO₃CF₃、LiB(C₂O₄)₂、LiBF₂C₂O₄、LiN(SO₂CF₃)₂、LiN(SO₂F)₂的一種或多種。

優選的，所述非水有機溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁內酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯中的一種或幾種。

優選的，所述添加劑為碳酸亞乙烯酯，碳酸乙烯亞乙酯，氟代碳酸乙烯酯，二氟代碳酸乙烯酯，1,3-丙磺酸內酯，1,4-丁磺酸內酯，硫酸乙烯酯，硫酸丙烯酯，亞硫酸乙烯酯、亞硫酸丙烯酯、丁二腈、己二腈、1,2-氰乙氧基乙烷中的一種或幾種。

具體的，所述添加劑還包括氟磷酰亞胺鋰，氟磷酸亞胺鋰的結構通式為式(Ⅰ)、(Ⅱ)所示：

其中：

式(Ⅰ)為二氟磷酰苯磺酰亞胺鋰；式(Ⅱ)為二氟磷酰五氟磷腈亞胺鋰；