[发明专利]一种高压电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种高压电解液及锂离子电池。

背景技术

目前，手机、笔记本电脑等移动信息终端的小型、轻量化急速发展，作为其驱动电源，就要求所使用的电池高容量化。为了对应这样的要求，作为高输出、高能量密度的新型二次电池，使用非水电解液，使锂离子在正负极之间移动而进行充放电的锂离子电池被广泛利用。

作为提高锂离子电池的容量，目前可行方法有以下几种：(1)提高活性物质的容量；(2)提高充电电压；(3)增加活性物质的填充量并提高填充密度等方法，其中在采取提高充电电压的情况下，存在电解液容易分解的问题，由于锂离子电池在持续循环充放电时电解液分解，导致电极材料结构坍塌，产生气体，电池膨胀，电池内部压力变大。

专利CN101454938A公开一种锂离子电池电解液，包括至少2个以上氟原子取代的环状碳酸酯、环状磺酸酯化合物、二磺酸酯化合物、腈化合物、烷基膦酰羧酸酯或是氟代烷基膦酰羧酸酯，该非水电解液能在高电压下提供高容量且保存特性和循环性优异的非水电解液；专利CN102576906A公开一种电化学窗口宽，且即使反复充放电都难以降低充放电量的锂离子电池用电解液，该电解液包含了含有在两末端结合了腈基团的二腈化合物；CN102035022A公开了一种用于电压为5V锂离子电池电解液的制备方法，将砜和碳酸酯分别纯化除水混合，并将锂盐溶解于上述混合溶剂中，添加剂使用二氟双草酸硼酸锂，得到的高电压电解液能提高电解液和高电压正极的相容性，减少充电过程中正极材料表面分解。但是，上述文献中的锂离子电池采用4.85V及以上的电压时，锂离子电池的常温循环性和安全性能仍有待提高。，

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种在4.85V及以上电压时仍具有良好的常温循环性能和安全性能的高压电解液及锂离子电池。通过添加一种或几种耐高压添加剂，在正极形成稳定的钝化膜，并阻止电解液在高电压下的分解。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高压电解液，包括非水溶剂、锂盐和添加剂，所述的添加剂包括耐高压添加剂，所述的耐高压添加剂包括五元杂环化合物中的一种或几种和/或六元杂环化合物中的一种或几种，所述的五元杂环化合物的结构通式为：所述的六元杂环化合物的结构通式为：

其中，X基团选自S、O、NR₃中的任一种；Y基团选自N或CR₄；Z基团选自N或CR₅；A₁选自N或CR₃；A₂选自N或CR₄；A₃选自N或CR₅；A₄选自N或CR₆；R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆独立地选自H、羟基、苯基、烷基、氨基、含氧烷基、含卤素烷基、含卤素苯基、硝基、卤素、氰基、中的任一种，Ra、Rb独立地选自H、羟基、苯基、氨基、碳原子数为1～6的烷基、碳原子数为1～6的含氧烷基、碳原子数为1～6的含卤素烷基、含卤素苯基、硝基、卤素、氰基中的任一种。

优选地，所述的耐高压添加剂为选自以下结构式中的一种或几种：

进一步优选地，所述的耐高压添加剂为选自以下结构式中的一种或几种：

最优选地，所述的耐高压添加剂为或者，所述的耐高压添加剂为中的任意两种的混合物。

进一步地，两种所述的耐高压添加剂的添加质量比为1:0.5～1.5。

优选地，所述的非水溶剂为选自碳酸酯、羧酸酯、醚、氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、氟代醚中的一种或几种的混合溶剂。

进一步优选地，所述的非水溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一种或几种的混合溶剂。

最为优选地，所述的非水溶剂为添加质量比为4～8:1～5:5～10:1的碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯的混合溶剂。

优选地，所述的锂盐为选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、三氟甲基磺酸锂中一种或是几种的混合物。