[发明专利]一种层状锰酸锂电池用的非水电解液

说明书

技术领域

本发明涉及到一种锂离子电池电解液，尤其涉及一种适合层状锰酸锂电池用的非水电解液。

背景技术

锂离子电池由于具有高比能量、高电压、体积小、重量轻、无记忆效应等优点，目前广泛应用于移动通信、数码相机等便携式电子产品，并逐步在国防、军事方面应用。而锂离子电池常用的正极材料为钴酸锂(LiCoO₂)，但随着钴价的上涨，采用钴酸锂为正极材料的锂离子电池的成本急剧增加，并且，在钴酸锂材料中当锂有一半以上脱嵌时晶体结构坍塌，可逆性降低，因此锂离子电池难以获得更高的能量密度。而近年来基于Li₂MnO₃的锰酸锂层状固溶体材料因其具有高比容量(200～300mAh/g)、较高的工作平台以及新的电化学充放电机制等优点而受到广泛关注，是目前正极材料商业化主流产品LiCoO₂很好的替代品。然而，为了发挥该材料的高比容量，需要以金属锂为基准4.2V以上的充电电位。目前常用的层状锰酸锂电池用的非水电解液由非水有机溶剂、锂盐、成膜添加剂组成，由这类非水电解液制备的锰酸锂电池在正常电压4.2V时循环放电容量不受影响，但在4.2V以上高电压时，电解液容易氧化分解，导致循环放电容量低、循环寿命短。因此，为了确保层状锰酸锂电池的循环寿命以及充放电效率特性，抑制电解液在4.2V以上的高电压下氧化分解是个严峻的问题。

在申请号为200480044296.1、以及申请号为200910193635.7的中国专利文献中分别公开了呋喃酮作为添加剂在锂离子电池非水电解液中的应用，申请号为200480044296.1的文献中公开了呋喃酮的添加有利于提高电池的高温性能，申请号为200910193635.7的文献中公开了呋喃酮的使用有利于提高电池的初始放电容量、循环寿命包括高温循环性能。呋喃酮衍生物与呋喃酮是两类不同的物质，申请人目前没有检索到任何有关使用呋喃酮衍生物来提高层状锰酸锂电池的高电压特性的报道。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种适合层状锰酸锂电池用的非水电解液，通过在锂离子电池非水电解液中加入呋喃酮的衍生物，使得层状锰酸锂电池在保持较高放电容量的同时，使其在高电压下的循环性能有较大提高。

为实现上述目的，本发明采用了以下的技术方案。

所述的层状锰酸锂电池用的非水电解液，包括：非水有机溶剂、锂盐、成膜添加剂，其特点是：所述的非水电解液中还含有能提高电池在电压4.2V以上的充放电循环寿命的一种或多种呋喃酮衍生物，所述呋喃酮衍生物的分子式为：上式中，R1～R4分别独立地选自氢、羟基、卤素、烷基、烷氧基、卤代烷基、卤代烷氧基、烯烃基、卤代烯烃基、苯基、卤代苯基、联苯基、卤代联苯基、苯醚基、三苯基、卤代苯醚基、卤代三苯基、胺基、酯基中的一种，并且R1～R4不同时为氢，其中：卤素是F、Cl或Br，所述的卤代是部分取代或全取代；且呋喃酮衍生物占非水电解液总质量的0.001％～3％。

进一步地，前述的一种层状锰酸锂电池用的非水电解液，其中，所述的呋喃酮衍生物占非水电解液总质量的0.005％～1％。

进一步地，前述的一种层状锰酸锂电池用的非水电解液，其中，所述的呋喃酮衍生物占非水电解液总质量的0.005％～0.0099％。

进一步地，前述的一种层状锰酸锂电池用的非水电解液，其中，所述的锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiTFSI中的至少一种；在非水电解液中的锂盐浓度为0.7～1.5mol/L。

进一步地，前述的一种层状锰酸锂电池用的非水电解液，其中，在非水电解液中的锂盐浓度为0.9～1.2mol/L。

进一步地，前述的一种层状锰酸锂电池用的非水电解液，其中，所述的非水有机溶剂为碳酸酯、羧酸酯、醚或砜类中的至少一种。

进一步地，前述的一种层状锰酸锂电池用的非水电解液，其中，所述的碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸亚丁基酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸丙烯酯中的至少一种；所述的羧酸酯为甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯或丁酸乙酯中的至少一种；所述的醚为二甲氧基甲烷、1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃或1，3-二氧戊环中的至少一种；所述的砜为二甲亚砜、环丁砜、二甲基砜中的至少一种。