[发明专利]用于锂离子电池高压工作电解液的功能性添加剂及电解液制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种锂离子电池高压工作电解液，特别涉及了能够用于锂离子电池高压工作电解液的功能性添加剂及电解液制备方法。

背景技术：

能源危机及燃油交通工具排放有毒气体引起的环境污染这两个问题正日益受到重视，而正在蓬勃发展的电动机车是解决这一问题的根本办法之一。电动机车需要的是高功率的电池。虽然锂离子电池具有许多优良的性能，但是目前锂离子电池的功率仍然很低。锂离子电池的功率与工作电压有关，因此锂离子电池要在电动汽车领域得到大规模的应用，必须进一步提高它们的工作电压，而工作电压是主要由电池正极材料的性能决定的。研发具有高工作电压的正极材料是锂离子电池作为高功率动力电源应用于纯电动汽车(EV)、混合电动汽车(HEV)等领域时锂离子电池发展的必然趋势。

开发高电位正极材料就需要有能在高电压下稳定工作的电解液。由于历史的原因，现在广泛使用的 LiPF₆ 电解液的主要应用领域是以钴酸锂为正极，以石墨为负极的锂离子电池，这类电池的工作电压最高也只能达到4.2V，所以电解液体系的设计也一般只能保证在 4.5V 以下的范围内稳定使用，而高电位正极材料—镍锰酸锂，其最高充电截止电压可达 5.2V，因此常规电解液在此条件下的氧化分解问题变得明显起来，故开发出适合高电压锂离子电池工作电解液至关重要。

目前，高电压电解液的开发主要是通过在普通高压电解液中添加必要的功能性添加剂来实现。文献Electrochemistry Communications (2007, 9: 801–806)和专利CN 101702447 A中均表明功能性添加剂的加入使电解液的耐高压性得到了提升，制备的高电压锂离子电池的循环性能得到了明显提高。

发明内容：

本发明的首要目的在于提供用于锂离子电池高压工作电解液功能性添加剂及电解液制备方法，以满足高电压锂离子电池对高电压电解液的需求，使用该添加剂可使电解液稳定性提高，在5V左右不会氧化分解，可有效的提高锂离子电池的循环寿命。该电解液采用纯化的碳酸酯类有机溶剂体系，并配合琥珀酐(SA)和2,5-二氢呋喃(2,5DF)正极成膜添加剂，阻挡了电解液与正极活性材料的接触面，有效地减缓了电解液本身在活性材料表面的氧化分解，从而制备出耐高压工作电解液。

本发明的目的通过以下技术方案实现：采用常见的碳酸酯类为溶剂充当电解液有机溶剂组成部分，然后将锂盐LiPF₆溶于非水溶剂中，锂盐浓度为1.0～1.2mol/l，即可得到普通高压型电解液，再在普通高压型电解液中添加必要的功能添加剂，其用量相当于碳酸酯溶剂和锂盐组成电解液质量的1.0～3.5%，最后均匀混合，即可得到锂离子电池高压工添加剂。

用于锂离子电池高压工作电解液的功能性添加剂，其特征在于：其用量相当于碳酸酯溶剂和锂盐组成电解液质量的1.0～3.5%，所述的功能性添加剂为琥珀酐(SA) 或/和2,5-二氢呋喃(2,5DF)。

所述功能性添加剂用量为所述的电解液质量的1.0～2.5%。

所述的锂盐为LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiBOB中的至少一种。

   含有所述的功能性添加剂的锂离子电池高压工作电解液的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

⑴. 将环状碳酸酯和链状碳酸酯先纯化，然后按照体积比1: (2～3)混合得到非水有机混合溶剂；

⑵. 将锂盐溶于步骤⑴非水有机混合溶剂中，浓度为1.0～1.2mol/l，得到普通高压型电解液；

⑶. 在步骤⑵得到的普通高压型电解液中加入功能性添加剂琥珀酐(SA)和2,5-二氢呋喃(2,5DF)，添加剂的用量为普通高压电解液质量的1.0～3.5%，得到锂离子电池高压工作电解液。

步骤⑴所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一种；链状碳酸酯为碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯中的一种或两种。

步骤⑴所述的碳酸酯溶剂纯化是指除杂和除水。

步骤⑵所述的锂盐须在不断搅拌条件下缓慢加入，环境温度控制在35℃以下。

除水优先采用氢化钙、氢化钠、硫酸镁中至少一种进行处理，除杂选用直径为4 ?分子筛。