[发明专利]一种用于锂离子电池的非水电解液和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种具有良好浸润性的非水电解液和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因为其优秀的电化学性能，安全环保等特性，是目前最受欢迎，最广泛使用的二次电池。但随着电动车的起步发展，便携式设备的广泛使用，人们对锂离子电池的需求越来越大，对电池提出的要求也越来也高，有限体积有限质量的锂离子电池，人们希望使用时间和循环寿命变得更长，所以这就要求提高锂离子电池的体积能量密度和功率密度，目前主要是通过提高电池的工作电压和增加活性物质的量来提高能量密度。

锂离子电池主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜、集流体、电池壳等部件组成。正极材料一般采用含锂的金属氧化物，负极材料通常采用碳材料，电解液通常是溶解了锂盐的非水有机溶剂，电解液在电池的正负极之间起着传输离子的作用，隔膜主要是由聚乙烯、聚丙烯等高分子聚合物构成，起着隔绝正负极的作用。然而，当电解液在某些条件下（低温条件下），电解液的物理化学性质会发生变化，例如黏度变大、电解液凝固等，使得电解液与正、负极以及隔膜之间的浸润性和界面相容性变差，不能完全浸润，阻碍了锂离子在正负极间的穿梭，电池的界面电阻增大，进而影响了电池的倍率性能、放电容量和工作电压。另外，随着压实密度的提高，电解液对极片的浸润性能进一步变差，这就使得电池注液变得非常困难，注液量变得更少。因此，对于电池来讲，选择浸润性好的电解液，是获得高能量密度和长循环寿命的关键，电解液在常温和低温下的浸润性成为衡量电解液好坏的一个重要指标。

目前，液态锂离子电池电解液主要采用环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合溶剂，此类质子惰性溶剂粘度偏高，表面张力偏大，注液时，倾倒性不太好，特别是高压实密度的电池，注液变得非常困难。另一方面，PE、PP隔膜材料与电解液的附着力小，导致电解液对隔膜的浸润性较差。由于电池容量的增加，极片上的活性物质变多，组件与壳体之间的空间变小，使得灌注电解液变得十分困难。所以碳酸酯类的质子惰性溶剂对高比表面的正、负极活性材料的润湿性不太好，渗透变慢，这样会导致电极材料与电解液的接触电阻偏大，很难满足锂离子电池大倍率充放电的要求，进而会影响正负极材料的利用率，不利于电池容量的发挥，循环寿命的延长。

中国专利号CN101030661B，CN101584075A，CN101874326A，CN10211360A中分别都提到选用氟醚类的溶剂，含量为20%-80%，能够提高非水电解液的阻燃和安全性能，由于氟醚含有吸电子取代基，该基团的电子密度较高，能够诱捕从正极活性材料上析出的部分金属阳离子，从而抑制了金属离子在负极上的沉积，从而改善电池的综合性能。

发明内容

本发明的发明目的是为了解决上述技术问题，提供一种改善电池浸润性、倾倒性，且具有优异寿命性能和高温稳定性的锂离子电池用非水电解液和锂离子电池。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于锂离子电池的非水电解液，包括：

锂盐；

有机溶剂；

以及浸润添加剂，所述浸润添加剂为非离子型表面活性剂，该非离子型表面活性剂为结构式（1）所示的氟醚化合物，

R₁-O-R₂

结构式(1）

其中R₁为碳原子数为3-6的含氟烷基，R₂为碳原子数为2-6的含氟烷基，结构式(1)所示的氟醚化合物在电解液中的含量按电解液总重量计为0.01%-2%。

其中，所述氟醚化合物为结构式（2）所示，

结构式(2)所示的氟醚化合物在电解液中的含量按电解液总重量计为0.1%-2%。

为了进一步改善电池的循环性能，本发明进一步优化，还包括碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1,3-丙烷磺内酯中的一种或多种组合的添加剂。

其中，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和链状碳酸酯；

所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯中的一种或多种组合；

所述链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯或碳酸甲丙酯中的一种或多种组合。

其中，优选所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯，所述碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的重量比为4:6。

其中，所述锂盐为六氟磷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、双氟草酸硼酸锂或六氟砷酸锂中的一种或多种组合。

为了实现上述发明目的，本发明采用的又一个技术方案为：