[发明专利]一种非水体系高电压电解液添加剂与电解液的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非水体系高电压锂离子电池电解液添加剂与电解液的制备方法。

背景技术

锂离子电池因其具有工作电压高、能量密度高、环境友好、循环稳定、安全等优点，被广泛应用于笔记本电脑、数码相机、手机、MP4等等各种便携式移动电子设备中。但随着在电动汽车、混合动力汽车、无绳电动工具及军事上的应用增多，对锂离子电池的工作电压和能量密度提出了更高的要求。

为了提高锂离子电池的能量密度，科研工作者进行了大量的研究工作。主要集中在研发充放电平台更高的新型正极材料，如尖晶石氧化物LiNi_0.5Mn_1.5O₄，富锂材料Li_1.2Ni_0.2Mn_0.6O₂等。另外一种方法是提高传统正极材料的充电截止电压，如将LiCoO₂正极材料制成的电池的充电截止电压提高到4.35V，其容量与充电截止电压4.2V时相比，可以提高10% ~ 15%左右。但是，随着充电截止电压的提高，正极材料的氧化活性提高，正极活性物质与电解液的反应也随之加速，导致电池在高电压下气胀严重，循环性能降低，严重制约了正极材料性能的发挥。

发明内容

本发明的目的是提供一种高电压型锂离子电池电解液添加剂与电解液的制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种非水体系高电压电解液添加剂，其结构式如（1）或（2）所示：

。

R₁为苯基、部分氢或全部氢被卤素取代的苯基；R₂-R₆为C1-6直链烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的C1-6直链烷基、含有三元碳环的C3-6烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的含有三元碳环的C3-6烷基、含有四元碳环的C4-6的烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的含有四元碳环的C4-6烷基、含有五元碳环的C5-6烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的含有五元碳环的C5-6烷基、含有六元碳环的C6-8烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的含有六元碳环的C6-8烷基中的一种。

n=1或2。

R₇或R₈为苯基、部分氢或全部氢被卤素取代的苯基、C1-6直链烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的C1-6直链烷基、含有三元碳环的C3-6烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的含有三元碳环的C3-6烷基、含有四元碳环的C4-6的烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的含有四元碳环的C4-6烷基、含有五元碳环的C5-6烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的含有五元碳环的C5-6烷基、含有六元碳环的C6-8烷基、部分氢或全部氢被卤素取代的含有六元碳环的C6-8烷基中的一种。

一种电解液的制备方法，包括以下步骤：

1）将环状碳酸酯溶剂和链状碳酸酯溶剂混合，其中环状碳酸酯溶剂与链状碳酸酯溶剂的质量比为1∶（1-3）；

2）将导电锂盐添加到上述混合溶剂中，使锂盐浓度为0.6-1.5mol/L；

3）向步骤2）的混合物体系中添加锂离子电池电解液添加剂，使其质量占电解液总质量的0.01-5%。

所述的环状碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸乙烯酯的卤代衍生物、碳酸丙烯酯、碳酸丙烯酯的卤代衍生物、碳酸丁烯酯、碳酸丁烯酯的卤代衍生物、γ-丁内酯、γ-丁内酯的卤代衍生物中的至少一种。

所述导电锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiAsF₆、LiClO₄、LiBOB、LiDFOB、LiTFSI、LiFAP、LiCF₃SO₃、LiPF₄C₂O₄、LiN(C_xF_2x+1SO₂)(C_yF_2y+1SO₂)中的至少一种，其中，1≤x≤5，1≤y≤5，同时，x、y均为自然数。

本发明的有益效果是：（1）相对于新近发现的砜类溶等剂及添加剂，本发明所述制备的电解液对负极材料、隔膜没有特殊要求，制得的高电压锂离子电池循环性能有显著提高，倍率性能也有所提高。

（2）本发明所述的制备方法制备的电解液对电池容量影响较小，且制备方法简单，成本低，具有较好的应用前景。

附图说明