[发明专利]一种非水有机电解液及其制备方法和锂离子二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子二次电池领域，特别是涉及一种非水有机电解液及其制备方法和锂离子二次电池。

背景技术

随着锂离子二次电池应用领域的扩展，包括近年来大型储能电站、高温基站备电等新的应用场景的引入，人们对具有高能量锂离子二次电池的需求变得更加迫切。

为了实现锂离子二次电池的高能量，一般通过提高锂离子二次电池的工作电压或研发高能量正极材料来实现。已经报道的高电压正极材料有LiCoPO₄、LiNiPO₄、Li₃V₂PO₄和LiNi_0.5Mn_1.5O₄等，其充电电压平台接近或高于5V，但与之匹配的非水有机电解液现有报道。目前常用的锂离子二次电池的电解液主要为1M LiPF₆溶解在碳酸酯类溶剂中，但其在满充电高电压(4.5V以上电压)电池体系中，特别容易与正极活性材料发生副反应进而被氧化分解，导致锂离子二次电池循环性能下降、体积膨胀以及放电容量下降，因此无法应用于高电压锂离子二次电池体系。

2003年Shoichi Tsujioka等合成了二氟草酸硼酸锂(LiODFB)，用作成膜添加剂加入锂离子二次电池的非水有机电解液中，当锂离子二次电池电压达到4.5V左右时LiODFB在正极活性材料表面形成一层钝化膜，从而抑制正极活性材料与非水有机电解液在高电压下发生的副反应，但该钝化膜致密，不利于Li⁺的移动，增加了Li⁺在充放电过程中的迁移阻力，宏观上表现为锂离子二次电池的内阻增加，造成电池充放电过程中容量的下降，进而导致电池循环过程中容量保持率的降低；同时，LiODFB制备工艺复杂，对环境要求比较苛刻，严重限制了其在锂离子二次电池上的应用，并且其应用于锂离子二次电池时，将会增加锂离子二次电池的酸度，尤其是在LiMn₂O₄材料中会由于Mn元素的溶出造成锂离子二次电池高温及循环性能的急剧下降。

近年来，有部分研究学者提出在非水有机电解液中添加抗氧化电位可到达5V以上的砜类、腈类、离子液体等高电压溶剂，用以提高非水有机电解液的抗氧化性，进而使得锂离子二次电池可以在4.5V以上的电压下进行使用。但这些高电压溶剂普遍粘度较大将导致非水有机电解液的电导率降低，同时，这些高电压溶剂润湿性较差，因此导致锂离子二次电池放电容量下降。

发明内容

为解决上述问题，本发明实施例第一方面旨在提供一种非水有机电解液，用以解决现有技术中的非水有机电解液在满充电高电压(4.5V以上电压)电池体系中易与正极活性材料发生副反应导致锂离子二次电池循环性能下降、体积膨胀以及放电容量下降的问题的问题，该非水有机电解液能够满足4.5V及以上高电压锂离子二次电池用。本发明实施例第二方面旨在提供上述非水有机电解液的制备方法。本发明实施例第三方面旨在提供一种包含上述非水有机电解液的锂离子二次电池，该锂离子二次电池具有高能量密度。

第一方面，本发明实施例提供了一种非水有机电解液，包括：

锂盐；

非水有机溶剂；以及

非水有机电解液添加剂，所述非水有机电解液添加剂为如式(I)所示的非水有机电解液添加剂和/或如式(II)所示的非水有机电解液添加剂，

式(I)，

式(II)，