[发明专利]一种具有高阻燃性能与电化学性能的电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解液及使用该电解液的锂离子电池，具体地，涉及一种具有高阻燃性能及优良电化学性能的锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池。

背景技术

相比传统化学电源，锂离子电池具有比能量高、循环寿命长、无记忆效应等优点，近20年来，得到了飞速的发展。然而，由于锂离子电池使用易燃的有机电解液，使得其在受到外来撞击或短路滥用时，很容易导致电解液泄漏，引发电池燃烧甚至爆炸，因而在不影响锂离子电池的电化学性能的前提下，提高电解液的阻燃性能，对于提高锂离子电池的安全性至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于锂离子电池的电解液及使用该电解液的锂离子电池，该电解液具有高阻燃性能，同时能够优化锂离子电池的电化学性能，如循环寿命、倍率性能等。

为了达到上述目的，本发明提供了一种具有高阻燃性能及电化学性能的电解液，其中，该电解液包含溶剂、锂盐、阻燃溶剂和添加剂；所述锂盐的含量为0.2～2mol/L；所述阻燃溶剂的质量占电解液总质量的0.1～70%；所述添加剂是具有负极成膜作用的添加剂，所述添加剂的质量占电解液总质量的0.1～20%。

上述的具有高阻燃性能及电化学性能的电解液，其中，所述的溶剂包含碳酸酯、羧酸酯、醚、氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、氟代醚中的任意一种或几种的组合。

上述的具有高阻燃性能及电化学性能的电解液，其中，所述的锂盐包含LiPF₆（六氟磷酸锂）、LiClO₄（高氯酸锂）、LiBF₄（四氟硼酸锂）、LiBOB（二草酸硼酸锂）、LiODFB（二氟二草酸硼酸锂）、LiCF₃SO₃（三氟甲磺酸锂）、LiN(CF₃SO₂)₂（二(三氟甲基磺酰)亚胺锂）、LiN(C₂F₅SO₂)₂（二(全氟乙基磺酰)亚胺锂）、LiN(FSO₂)₂（二氟磺酰亚胺锂）中的任意一种或几种的组合。

上述的具有高阻燃性能及电化学性能的电解液，其中，所述的阻燃溶剂为烷基全氟烷基醚，其结构式为R1-O-R2，其中R1为C1～C4烷基中的任意一种，R2为C3~C7全氟代烷基中的任意一种。

上述的具有高阻燃性能及电化学性能的电解液，其中，所述的具有负极成膜作用的添加剂，包含碳酸亚乙烯酯（VC）、碳酸乙烯亚乙酯（VEC）或氟代碳酸乙烯酯（FEC）等中的任意一种或几种的组合，其他具有相似功能的添加剂也适用。

本发明还提供了一种使用上述电解液的锂离子电池，其中，所述的锂离子电池包含所述的具有高阻燃性能及电化学性能的电解液。

上述的锂离子电池，其中，所述的锂离子电池还包含正极材料和负极材料。

所述的正极材料优选为由以下质量分数的物质组成：85%～95%的镍钴铝酸锂、3%～10%的聚偏氟乙烯、2%～10%的导电剂，所述的质量分数是相对于正极材料总质量的质量分数。

所述的负极材料优选为由以下质量分数的物质组成：85%～95%的石墨，3%～10%的聚偏氟乙烯、2%～10%的导电剂，所述的质量分数是相对于负极材料总质量的质量分数。

所述的导电剂优选为由导电炭黑、石墨粉、碳纤维和碳纳米管中的任意一种或几种组成。

本发明提供的具有高阻燃性能与优良电化学性能的电解液及使用该电解液的锂离子电池具有以下优点：

本发明提供的电解液和锂离子电池，能够形成稳定完整的固体电极/电解液膜（SEI膜），有效地阻止电解液的进一步分解，提高了电池的循环寿命及倍率性能。

同时，电解液使用烷基全氟烷基醚做阻燃溶剂，在高温下，阻燃溶剂产生自由基F·，可以和电解液产生的氢自由基H·结合，从而避免了电解液的燃烧。

附图说明

图1为本发明的具有高阻燃性能及电化学性能的电解液的实施例1和对比例制备的锂离子电池的循环特性曲线。

图2为本发明的具有高阻燃性能及电化学性能的电解液的实施例1和对比例制备的锂离子电池的倍率特性曲线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

本发明提供的具有高阻燃性能与优良电化学性能的电解液及使用该电解液的锂离子电池，其中，该电解液包含溶剂、锂盐、阻燃溶剂和添加剂。