[发明专利]以LiBF2SO4为基础锂盐的锂离子电池电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液的技术领域，具体公开了一种以LiBF₂SO₄为基础锂盐的新型锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高，比能量高、安全性能好、无记忆效应、自放电小、循环寿命长、环境友好等优点，已广泛应用于便携式手机、笔记本电脑和电动汽车中。电解液是电池的重要组成部分之一，它在电池的正负极间起到传输离子的作用，对电池的容量、循环性能以及安全性能等特性都有重要影响。目前市场上所用电解液，其溶剂多为碳酸酯的混合物，电解质锂盐则主要为六氟磷酸锂(LiPF₆)(Li Z D, Zhang Y C, Xiang H F, et al. J. Power Sources, 2013, 240: 471-475)。这类电解液虽然具有较高的电导率和抗氧化电位，但是由于LiPF₆容易与电解液中微量的水发生反应，产生HF，对电极材料造成破坏，降低了电池的循环性能。另外，LiPF₆的热分解温度较低，限制了电池的高温性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种以LiBF₂SO₄为基础锂盐的锂离子电池电解液。

本发明是以LiBF₂SO₄为基础锂盐的锂离子电池电解液，该电解液含有电解质锂盐和非质子溶剂，所述电解质锂盐可以是锂盐A，也可以是锂盐A和锂盐B的混合物；其中锂盐A为LiBF₂SO₄，锂盐B为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂、三氟甲基磺酰亚胺锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂中的一种或几种的混合物。

本发明的有益之处是：电化学窗口宽，在常见非质子溶剂中的溶解度及电导率高；热分解温度高（约为100℃），可提高电池的高温性能；与LiBOB及LiODFB类似，也可参与在正极材料表面的成膜过程以提高电池的耐高压性能；与LiBOB及LiODFB类似，也可在1.7 V左右发生负极表面的优先还原以形成稳定的SEI膜（即使在纯的碳酸丙烯酯溶液中），这极大拓宽了溶剂体系的可选择范围及构建方式，摆脱了传统电解液对碳酸乙烯酯的依赖性；与PS、亚硫酸酯类似，其还原产物含有较大量的含硫化合物，有利于降低所形成SEI膜的阻抗，进而提高电池的倍率性能及循环性能。因此，LiBF₂SO₄很好的综合了LiBOB或LiODFB与含硫化合物溶剂二者的优点，可以改善电解液与电极材料的兼容性，并可以有效提高锂离子电池的倍率性能、高温性能以及循环性能。

具体实施方式

本发明是以LiBF₂SO₄为基础锂盐的锂离子电池电解液，该电解液含有电解质锂盐和非质子溶剂，所述电解质锂盐可以是锂盐A，也可以是锂盐A和锂盐B的混合物；其中锂盐A为LiBF₂SO₄，锂盐B为六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、高氯酸锂(LiClO₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)、三氟甲基磺酰亚胺锂(Li(CF₃SO₂)₂N)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)中的一种或几种的混合物。

所述锂盐A在电解液中的浓度为0.15-1.2 mol/L，所述锂盐B在电解液中的浓度为0-0.8 mol/L，且所述混合锂盐在电解液中的总浓度为0.15-1.5 mol/L。

所述锂盐A在电解液中的浓度为0.7-1.2 mol/L，所述锂盐B在电解液中的浓度为0.05-0.5 mol/L，且所述混合锂盐在电解液中的总浓度为0.7-1.5 mol/L。

所述非质子溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、丙烯碳酸脂、甲酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、二甲亚砜、二甲基砜、环丁砜、乙甲基亚砜、3,3,3-三氟丙基甲基砜、乙腈、γ-丁内酯中的一种或者几种的混合物。

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。