一種電解液及其制備方法以及一種高電壓鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電解液及其制備方法以及一種高電壓鋰離子電池，電解液主要包括：有機溶劑、導電鋰鹽和添加劑，有機溶劑為環(huán)狀碳酸酯溶劑、芳香烴溶劑和線性溶劑的一種以上組成，導電鋰鹽在有機溶劑中的濃度為0.8-1.5mol/L，添加劑的用量為有機溶劑重量的0.1-10.0%，添加劑為鹵代苯腈類化合物。電解液中添加了上述添加劑后可以在正負極表面形成聚合物膜，降低電極/電解液界面阻抗，同時抑制電解液在電極材料表面的分解，有利于提高電壓（高于4.4V）鋰離子電池的循環(huán)壽命、高低溫性能和抑制電池的氣脹問題。
【專利說明】-種電解液及其制備方法以及一種高電壓鋰離子電池
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池制備領域，具體涉及一種電解液及其制備方法，和采用該 電解液制備的一種高電壓鋰離子電池。
【背景技術】
[0002] 鋰離子電池因其比能量高、體積小、質(zhì)量輕、無記憶效應、循環(huán)壽命長等優(yōu)點廣泛 應用于便攜式電子設備中。但是，隨著便攜式電子產(chǎn)品快速發(fā)展，對鋰離子電池的比能量提 出越來越高的要求。目前為了提高鋰離子電池的能量密度，研究者們主要通過開發(fā)高容量、 高工作電壓（大于4. 2V)的正極材料，如提高鋰鈷復合氧化物、鋰錳復合氧化物的工作電壓 (大于4. 2V)，開發(fā)高工作電壓的鋰鎳錳復合氧化物等。然而，這些正極材料在高工作電壓 條件下容易發(fā)生結(jié)構(gòu)改變，過渡金屬發(fā)生溶解并在負極上沉積，另外常規(guī)有機電解液在高 電壓下更容易發(fā)生分解，這些因素導致了高電壓鋰離子電池性能的惡化。
[0003] 研究表明，通過對正極材料進行表面包覆或摻雜能夠提高高電壓鋰離子電池的循 環(huán)穩(wěn)定性。但是這些改性方法通常會伴隨著電池克容量的損失，而且改性方法復雜、工藝繁 瑣，增加生產(chǎn)成本。與此同時，研究人員通過開發(fā)新型耐氧化電解液來提高高電壓鋰離子電 池的電化學性能，如內(nèi)酯類和砜類溶劑電解液。但是這些新型電解液與電池電極的兼容性 較差，而且離子電導率低于碳酸酯基電解液，因而他們的應用受到了限制。
[0004] 鋰離子電池電解液功能添加劑的應用由于方法簡單，效果顯著，成本低廉等優(yōu)點 受到了廣泛研究者的關注。近些年，人們主要從改善電極/電解液界面性質(zhì)方向探討，開發(fā) 高電壓鋰離子電池電解液添加劑，如LiBOB、噻吩、甲烷二磺酸亞甲酯和腈類有機物等。然而 目前高電壓鋰離子電池電解液添加劑的種類仍較少，效果單一。因此，開發(fā)新型電解液功能 添加劑改善高電壓鋰離子電池的電極/電解液界面性質(zhì)顯得非常必要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 鑒于【背景技術】所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于鋰離子電池的電解 液以及一種高電壓鋰離子電池，該電解液能改善電池正、負極/電解液界面性質(zhì)，提高有機 電解液的穩(wěn)定性，抑制鋰離子電池的氣脹。這些性質(zhì)保證了高電壓鋰離子電池具有良好的 循環(huán)壽命和高溫性能。
[0006] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述一種鋰離子電池及其制備方法。
[0007] 本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：
[0008] 一種電解液，包括有機溶劑、導電鋰鹽和添加劑，其中：所述有機溶劑選自環(huán)狀碳 酸酯溶劑、芳香烴溶劑和線性溶劑的一種以上，所述添加劑結(jié)構(gòu)式如下：
[0009]
【權(quán)利要求】
1. 一種電解液，包括有機溶劑、導電鋰鹽和添加劑，其中：所述有機溶劑選自環(huán)狀碳酸 酯溶劑、芳香烴溶劑和線性溶劑的一種以上，所述添加劑結(jié)構(gòu)式如下：
其中札的化學式為彡a彡0，b，c，d彡0)，其中C為碳原子，F(xiàn)為氟原子，Η 為氫原子，0為氧原子；R2-R6為氫、齒素、CrC4的烷基及其齒代烷基、C rC3腈基、Q-C；的烯 基、烷氧基、羧基、苯環(huán)、鹵代苯的任一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其中：所述R2_R6至少有一個為氟原子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其中：所述導電鋰鹽在有機溶劑中的濃度為 0. 8-1. 5mol/L，所述添加劑的用量為有機溶劑重量的0. 1-10. 0%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其中：所述添加劑為3-氟苯甲腈、2，6-二氟苯甲腈、 4_三氟甲基苯腈、4-氟苯乙腈和四氟對苯二甲腈一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其中：所述環(huán)狀碳酸酯溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯 酯、氟代碳酸乙烯酯、丁內(nèi)酯和戊內(nèi)酯一種以上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其中：所述芳香烴溶劑為苯、氟苯、二氟代苯、甲苯、 三氟代苯、二甲苯的一種以上；所述線型溶劑為碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、乙酸 乙酯、碳酸甲丙酯、醚類和氟代醚的一種以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其中：所述導電鋰鹽為LiPF6、LiBF4、LiS0 3CF3、 LiC104、Li (CF3S02) 2N、LiC (CF3S02) 3 中的一種以上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其中：還包括常用添加劑，所述常用添加劑為碳酸 亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、氟代碳酸乙烯酯、丙磺酸內(nèi)酯、丁磺酸內(nèi)酯、己二腈、丁二腈、 LiBOB、LiODFB中的一種以上，所述常用添加劑占非水電解液總質(zhì)量的0. 1-5. 0%。
9. 一種電解液制備方法，電解液的配制方法是： (1)將有機溶劑按比例混合后用5 A分子篩、氫化鈣、氫化鋰純化除雜、除水； (2)在室溫條件下，將導電鋰鹽溶解在上述有機溶劑中，并攪拌均勻； (3)加入常用添加劑，并攪拌均勻。 (4)加入添加劑，制得權(quán)利要求1-8任一項所述的電解液。
10. 一種高電壓鋰離子電池，包括正極、負極和隔膜，其中：正極材料為含鋰過渡金屬 氧化物，負極材料為可嵌入/脫出鋰離子的碳材料、鋰金屬、硅或錫及其氧化物中的一種以 上；隔膜為織布、無紡布、合成樹脂微多孔膜的一種；鋰離子電池還包括權(quán)利要求1-9任一 項所述的電解液。
【文檔編號】H01M10/0525GK104051786SQ201410287098
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】仰永軍, 李斌, 陳衛(wèi) 申請人:東莞市凱欣電池材料有限公司