[发明专利]一种电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液。

背景技术

近年来，开发高比能锂离子电池不仅是日益小型化的新型便携式电子产品的迫切需求，也是电动汽车、储能电池等新能源产业发展的迫切需要。提高电池比能量主要有两种途径：提高电池的比容量；提高锂离子电池的工作电压，开发高电压正极材料。目前高电压正极材料有高电压钴酸锂、镍锰酸锂、磷酸锰锂和富锂锰基层状固溶体，上述正极材料的充电截止电压都在4.5V以上，但是碳酸酯电解液在电压达到4.3V时，就会在高氧化性正极材料表面发生不可逆的氧化分解，电池出现胀气，引起电池循环和储存性能的恶化。

为了抑制电解液在正极材料表面的分解，减少电解液与正极材料直接接触，研究者从高电压正极材料上着手，对其进行表面改性，即在正极材料表面包覆一层氧化物或者氟化物，起到阻隔的作用，从而提高电池的循环和倍率性能。Cho等人首次报道了Al₂O₃包覆的LiCoO₂在高电压充放电4.4～2.5V区间的循环性能。与未包覆的空白LiCoO₂电池相比，表面修饰的Al₂O₃@LiCoO₂电池的循环和倍率性能明显提高，循环50周其容量保持率仍为97%。除Al₂O₃外，其它包覆层材料如ZrO₂、MgO、AlPO₄与AlF₃等，制备得到的复合高电压正极材料也都具有较好的循环以及倍率性能。然而，包覆复合材料的制备过程工艺复杂、成本高，且涉及材料后期的热处理，容易引起包覆层与材料接触界面组分的改变，使其具体的作用机理复杂。同时，复合高电压正极活性材料表面的修饰层氧化物或者氟化物多为离子绝缘体，不利于锂的脱嵌入，影响电池的倍率性能。

除了通过材料改性改善其电化学性能外，人们通过在常用的碳酸酯电解液体系中添加功能性添加剂，以满足高电压锂离子电池对高电压电解液的需求。例如：日本特开平6-13108号公报中公开了在非水电解液中添加磷腈化合物，可以大大降低电解液的可燃性。然而，由于环磷腈化合物的介电常数很小，常用的锂盐LiPF₆在其中的溶解度很低，导致这些添加剂所构成的电解液的电导率的下降；公开号为CN103456993A的中国专利中提出将氟代磷腈、氟代醚以及不饱和烯磺酸内酯的混合物作为高电压电解液，由于氟代磷腈具有较高的氧化分解电位，且阻燃，因此上述混合物的锂离子电池在高电压下循环性能稳定，内阻变化小。然而，氟代添加剂的合成成本高、且毒性较大，添加剂的复合使用使电解液体系更复杂，不易于实际应用。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种成本较低的电解液，并且本申请提供的电解液使锂离子电池循环性较好。

本申请提供了一种电解液，包括：非水有机溶剂、锂盐与聚磷腈化合物。

优选的，所述聚磷腈化合物的结构如式（Ⅰ）所示：

其中，R₁与R₂各自独立的选自具有式（Ⅱ）、式（Ⅲ）、式（Ⅳ）、式（Ⅴ）、式（Ⅵ）或式（Ⅶ）的结构；

其中，q、m和n为1～10的整数；

R₃、R₄、R₅、R₆、R₇、R₈和R₉独立的选自苯基、卤素、C1～C12的直链或支链烷基。

优选的，所述聚磷腈化合物的结构如式（Ⅷ）所示：

n、m、q为1～10的整数，R为苯基、卤素、C1～C12的直链或支链的烷基。

优选的，所述聚磷腈化合物的重均分子量为500～100000。

优选的，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯、氟代碳酸乙烯酯、双氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,4-丁烷磺酸内酯、三氟丙酸甲酯、三氟丙酸乙酯、三氟乙酸甲酯、三氟乙酸乙酯、五氟丙酸甲酯、五氟丙酸乙酯、九氟正丁基甲基醚、九氟异丁基甲基醚、七氟正丙基甲基醚、七氟异丙基甲基醚、六氟异丙基甲基醚、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中两种或多种。