[发明专利]具有混合盐的非水电解液

说明书

发明背景

1、技术领域

本发明涉及非水电解液及使用该电解液的二次电池的领域。更具体地，本发明涉及包括(a)一种或多种溶剂以及(b)两种或更多离子型盐的非水电解液。本发明涉及包括这样的非水电解液的二次电池，并且具体地涉及用于锂和锂离子可再充电电池的、具有至少两种盐的非水电解液的制备方法。

2、相关领域描述

目前发展水平的锂离子可再充电电池中的电解液包含作为共溶剂的碳酸亚乙酯(EC)以及作为电解质盐的六氟磷酸锂(LiPF₆)。在电池体系中，必须使用EC以便形成对电池性能起关键作用的稳定的固体电解质界面(SEI)。

尽管与其它锂盐如高氯酸锂(LiClO₄)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、双(三氟甲烷磺酰基)亚铵锂(LiTFSI)等相比，LiPF₆不具备最好的单一性能，如离子导电率、离子迁移率、热稳定性和电化学稳定性，但由于良好的整体特性，已将其用作电解质盐。然而，由于它在相对高温下的热不稳定性(参见下面的反应1)，在高于50℃的温度下不能使用LiPF₆基电解液，这在较高温度的应用中限制了含LiPF₆基电解液的锂离子可再充电电池的电池性能。

LiPF₆→LiF+PF₅    (1)

另一方面，LiPF₆在化学上是不稳定的，在锂盐和溶剂中有残留的水分或酸性杂质的情况下，易于水解(参见下面的反应2)。

LiPF₆+H₂O→2HF+LiF+POF₃    (2)

在电解液中出现强路易斯酸PF₅和强酸HF对电池是非常有害的，因为它们与溶剂组合分及电极活性材料反应并腐蚀SEI，从而导致电池差的长循环寿命性能。因此，在选择用于二次电池的电解质方面有改进的余地。

发明概述

近年来，双(乙二酸)硼酸锂(LiBOB)已被广泛研究。已发现在石墨锂离子电池体系中LiBOB-PC基电解液显示出很好的电池性能，因为LiBOB在石墨电极上产生良好的SEI，改善了电池性能。

同时，由于LiBOB具有很好的热稳定性(最高到300℃)，具有LiBOB基电解液的电池可以在高温如60℃乃至70℃下循环，并且在长时间循环后电池性能仍保持十分稳定。

然而，在结合碳酸亚乙脂(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二甲酯(DMC)或碳酸二乙酯(DEC)或其组合如EC/EMC、EC/DMC/EMC、EC/EMC/DMC等的常规电池溶剂体系中，LiBOB的溶解性不高。LiBOB在这些溶剂体系中的最大浓度为约0.8～0.9M(即摩尔/升)。同时，这些LiBOB基电解液的离子导电率比LiPF₆基电解液低几mS/cm。因而，当在高能锂离子电池中采用含有LiBOB作为单独的盐的电解液时，电池的容量低，并且电池的高速充/放电性能差。

因此，有理由假设如果将LiPF₆和LiBOB混合于常规电池溶剂中，采用所得电解液的锂离子电池将良好地运行，特别是在长循环寿命方面。

本发明提供用于锂和锂离子二次电池的稳定的非水电解液，以及使用该电解液的可再充电电池。具体地，本发明提供包括阳极、阴极和电解液的二次电池，其中电解液包括非水溶剂和溶质。溶质包括第一锂盐以及不同于第一锂盐的第二锂盐。