[发明专利]一种锂离子电池用电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池用电解液，属于锂离子电池领域。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比容量大、循环寿命长、无记忆效应及对环境友好等优点，被广泛应用于移动消费电子产品。但随着锂离子电池在电动汽车等领域应用的不断拓宽，对锂离子电池的能量密度和工作电压提出了更高的要求。

为了满足对锂离子电池能量密度和工作电压的要求，研发人员对锂离子电池进行了大量改进，开发出了多种高电压用正极材料，如：LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiCoPO₄等（大于4.7V）。但是锂离子电池的电解液在高电压（4.5V以上）下容易分解，导致锂离子电池的充放电效率比较低，循环性能比较差，从而限制了高电压锂离子电池的进一步发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池用电解液。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案提供一种锂离子电池用电解液，由有机溶剂、锂盐和添加剂组成，添加剂的用量占电解液总质量的0.1-3%，锂盐在电解液中的浓度为0.1mol/L～1.8mol/L；所述有机溶剂包括碳酸酯类溶剂和氟代硅烷溶剂，其中氟代硅烷的结构式如下：

其中，R₁、R₂、R₃为相同或不同的C1-C6的直链烷基。

所述R₁、R₂、R₃优选为相同或不同的C1-C4的直链烷基。

所述氟代硅烷溶剂的用量占电解液总质量的0.5-45%。

所述碳酸酯类溶剂的用量占电解液总质量的25-95%。

所述碳酸酯类溶剂为环状碳酸酯、链状碳酸酯中至少一种。

所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中至少一种。

所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯中至少一种。

所述锂盐为LiPF₆、LiClO₄、LiAsF₆、LiBOB、LiDFOB、LiBF₄、LiTFSI、LiFSI中至少一种。

所述锂盐在电解液中的浓度优选为0.8mol/L～1.2mol/L。

所述添加剂为本领域常用的1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯或2,4-丁基磺酸内酯。优选的，所述添加剂的用量占电解液总质量的0.8-2%。

本发明的电解液能够在4.5V以上高电压条件下使用，解决了锂离子电池在高电压充放电条件下易分解造成锂离子电池循环性能、储存性能和安全性能下降的问题。这是由于氟代硅烷具有较高氧化电位，与碳酸酯类溶剂混合使用时可提高电解液的氧化电位，同时在预充放电过程中磺酸内酯类添加剂可以在正极表面形成有效的正极保护膜，从而提高电池循环性能。实验证明，本发明的电解液在高电压下不易分解，循环100次后容量保持率可达95%以上，大大提高了锂离子电池在高电压条件下的循环性能和倍率性能。

附图说明

图1为本发明电解液组装的扣式电池在高电压条件下的循环性能测试图。

具体实施方式

本发明电解液实施例3-5中所用氟代硅烷的制备步骤如下（反应式1）：

在不锈钢高压反应釜中，以N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂，在铝粉诱导下使氯代硅烷与过量三氟溴甲烷反应生成氟代硅烷。

反应式1

本发明电解液实施例6-8中所用氟代硅烷的制备步骤如下（反应式2）：

（1）在氮气保护下，将四氢呋喃（THF）与氯代烷烃混合物加入四颈圆底烧瓶中，然后加入镁片，室温下反应结束得烷基格氏试剂。待制得的烷基格式试剂降至室温后，加入催化剂硫氰化钠，滴加二氯烷基硅烷，升温回流5h，加入正己烷冷却分离，过滤液蒸馏即得一氯代烷基硅烷溶剂。

（2）按照反应式1中氟代硅烷制法，在铝粉诱导下将一氯代烷基硅烷与过量三氟溴甲烷作用制得实施例6-8中所用氟代硅烷。

反应式2

实施例1

本实施例锂离子电池用电解液：