[發明專利]用于鋰離子電池的電解液和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202111667029.1
• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114300744A
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 徐坤;鄺茂;王鈰汶
• 申請（專利權）人: 廈門海辰新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0525
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 黃德海

本發明公開了用于鋰離子電池的電解液和鋰離子電池。其中，電解液包括鋰鹽和溶劑，所述溶劑包括氟代酰胺化合物；基于所述溶劑的總質量，所述氟代酰胺化合物的含量不低于60wt％；所述氟代酰胺化合物的結構如式I所示，式I中，R₁為C1～4烷基，R₂為C1～4氟代烷基。該電解液通過采用氟代酰胺化合物作為溶劑，可以顯著提高電池的倍率性能、安全性能等方面性能。

技術領域

本發明涉及電化學儲能設備領域，具體而言，本發明涉及用于鋰離子電池的電解液和鋰離子電池。

背景技術

隨著生活的日益發展，對于鋰離子電池的能量密度要求逐漸提高，通過提升電池的使用電壓，是一個非常有效的提高能量密度的手段，因此現有技術中有許多關于高電壓電解液的報道。

現在所使用的非水電解液中，用于高電壓體系的經常使用一些腈類添加劑、砜類溶劑或者含氟溶劑(也稱為氟代溶劑)。

使用腈類或者砜類溶劑時，通常會增加電解液的粘度。因而這兩類溶劑雖然能提高電池的耐高壓能力，但對于倍率、安全等性能并無明顯的改善。而使用含氟溶劑時，由于含氟溶劑對于鋰鹽的溶解度較低，在使用量的方面通常會受到諸多的限制，同時也只是改善電池的高壓性能和安全性，其他方面甚至有些減弱，不利于電池性能的全面綜合提升。

一般而言，電解液中所使用的氟代溶劑多數為氟代碳酸酯、氟代醚或者氟代磷酸酯等，電解液體系若氟代溶劑使用過多，則會導致對鋰鹽的溶解度降低。因此，含氟溶劑目前多作為共溶劑使用，其在電解液中的含量不高，其在電解液中所能帶來的性能提升也有限。

綜上所述，現有的鋰離子電池電解液仍有待改進。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出用于鋰離子電池的電解液和鋰離子電池。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種用于鋰離子電池的電解液。根據本發明的實施例，該電解液包括鋰鹽和溶劑，所述溶劑包括氟代酰胺化合物；基于所述溶劑的總質量，所述氟代酰胺化合物的含量不低于60wt％；所述氟代酰胺化合物的結構如式I所示，

式I中，R₁為C1～4烷基，R₂為C1～4氟代烷基。

酰胺經氟代后整體電子狀態趨于更均勻地分布在分子上，從而具有更穩定的化學性能和電化學性能，根據本發明上述實施例的電解液通過采用氟代酰胺化合物作為溶劑，可以大大提升電解液的耐高壓能力。同時，氟代酰胺化合物具有較高的介電常數，其作為溶劑可以為將鋰鹽解離為離子狀態，保證電解液中充足的離子電導率。氟代酰胺化合物與鋰離子之間幾乎不存在溶劑化作用，在進行鋰離子傳輸時，不需要進行脫溶劑化作用，從而可以顯著提高鋰離子傳輸的動力學性能，進而提高電池體系的倍率性能。另外，氟代酰胺化合物的可燃性差，即便是電池出現短路或其他大量產熱的情況，電解液體系仍難以燃燒，通過采用氟代酰胺化合物作為電解液溶劑，同時可以提高電池的安全性能。

另外，根據本發明上述實施例的用于鋰離子電池的電解液還可以具有如下附加的技術特征：

在本發明的一些實施例中，基于所述溶劑的總質量，所述氟代酰胺化合物的含量為60wt％～100wt％。