[发明专利]高电压电解液及高电压锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以提高锂离子电池在3.0～5.0VLi/Li⁺下的循环性能、高温性能及改善低温析锂的的高电压电解液及锂离子电池。

背景技术

随着日益小型化和轻型化的便携式电子设备的迅猛发展，对为这些便携式电子设备提供电源的小型、轻便、薄且高性能的电池的需求日益增加，由于对电池体积和质量能量密度的不断提高，因此提升锂离子电池的使用电压从而提高电池的能量密度是目前研究的重点。目前已经开发出了多种高电压的正极材料如尖晶石结构的LiNi_xMn_(2-x)O₄和橄榄石结构的LiMP0₄等。但是随着使用电压的提高，常规的电解液除了自身氧化分解反应发生外，还会在正极材料表面上氧化分解，含有过渡金属元素的正极材料更起到了催化作用从而促进了电解液的氧化，最终导致电池内阻的升高，循环性能破坏，严重地缩短了电池的使用寿命。为了解决上述问题，需要对现有的电解液体系进行重新设计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是降低正负极材料的表面活性，抑制电解液的氧化分解，提供一种含有功能添加剂的高电压电解液及锂离子电池，该电解液功能添加剂可以提高高电压锂离子电池在常温下的循环性能、高温性能，并且改善低温析锂问题。

本发明所述高电压电解液所采用的技术方案是：高电压的范围在3.0～5.0V，所述高电压电解液包括非水有机溶剂、电解质盐和常规高电压电解液添加剂，所述高电压电解液还包括功能添加剂，所述非水有机溶剂的含量为高电压电解液总量的80%～90%。

进一步地，所述功能添加剂的化学通式为AB或者AXB，其中，

A为Cs、Rb、Sr、Ba中的一种或一种以上的混合物；

X为C₅H₅N、(C₂H₅)₃N、CH₃CN、(CH₂CN)₂、(C₂H₄CN)₂、乙二醇二甲醚（DME）或四氢呋喃（THF）中的一种或一种以上的混合物；

B为如下结构式中的一种或一种以上的混合物：PF₆^-、CH₃COO^-、CO₃^2-、BF₄^-、AsF₆^-、N(SO₂C₂F₅)₂^-、N(SO₂CF₃)₂^-、N(SO₂F)₂^-、CF₃SO₃^-、ClO₄^-、BC₄O₈^-(BOB^-)、BC₂O₄F₂^-(DFOB^-)、PF₃(CF₂CF₃)₃^-(FAP^-)、F^-、Br^-、I^-、Cl^-、NO₃^-、SO₄^2-。

进一步地，以上所述添加剂在所述高电压电解液中的摩尔浓度为0.001～0.1mol/L，优选0.03～0.06mol/L。