[发明专利]一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池，特别涉及一种可燃性较低，能有效防止电池膨胀，改善电池高温性能的电解液以及含有该电解液的锂离子电池。

背景技术

目前商业化应用最广的电解液体系为LiPF₆的混合碳酸酯溶液，该体系中的溶质LiPF₆会在75℃时分解，对水敏感，易产生HF，腐蚀集流体、SEI膜和电极活性物质，使电池性能迅速衰减；溶剂的沸点低、闪点低，易燃烧或爆炸，引发安全问题。新型高热电解质盐，如LiODFB、LiFSI、LiFNFSI等，或是难燃的砜类等有机溶剂以及离子液体，由于存在价格昂贵、黏度大、电导率低或与电极兼容性差等问题，离大规模实用化还有较长的距离。因此，使用多种添加剂对LiPF₆的混合碳酸酯电解液体系进行改性是获得综合性能优异的高温安全电解液最行之有效的方法。

发明内容

本发明针对锂离子电池在高温下易膨胀，容量衰减严重甚至会发生燃烧爆炸等问题，提供了一种综合性能优异的高温安全电解液及含有该电解液的锂离子电池。

为了实现以上发明目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种锂离子电池电解液，包括LiPF₆、非水有机溶剂和添加剂，所述的添加剂包括氟代磷酸烯酯类化合物及LiBOB，其中氟代磷酸烯酯类化合物的结构通式为通式Ⅰ或通式Ⅱ：

在上述通式中，当R₁＝碳原子数为1～5的烷基时，R₂＝氟代烯基；当R₁＝氟代烷基时，R₂＝碳原子数为2～5的烯基或氟代烯基中的任意一种。

优选地，所述氟代磷酸烯酯类化合物在电解液中的质量百分含量为2～20％。

优选地，所述氟代磷酸烯酯类化合物在电解液中的质量百分含量优选为5～10％。

优选地，所述LiBOB在电解液中的质量百分含量为0.5～5％。

优选地，所述LiBOB在电解液中的质量百分含量优选为0.5～2％。

优选地，所述的添加剂还包括VC、PS、VEC及FEC且其在电解液中总的质量百分含量为5～20％。

优选地，所述的VC、PS、VEC及FEC在电解液中总的质量百分含量优选为10～15％。

优选地，所述非水有机溶剂为EC、EMC、DEC、DMC及PC中的一种或几种。

优选地，所述非水有机溶剂为EC、EMC、DEC及PC的混合物。

优选地，一种锂离子电池，所述电解液为权利要求1～9中任一项所述的电解液，正极材料为含锂的过渡金属氧化物，负极材料为能够可逆的脱嵌锂离子的碳材料，以及置于正负极之间的多孔隔膜。

本发明的有益效果在于：

本发明中锂离子电池电解液包括LiPF₆、非水有机溶剂及添加剂，采用线性碳酸酯、环状碳酸酯作为混合溶剂，保证了电解液体系的黏度较低，同时在较宽的温度范围内离子传导性好；采用多种成膜及助膜添加剂，协同作用优化成膜，保护正/负极材料，减少产气量，抑制电池膨胀，在提升高温性能的同时抑制对低温性能的不利影响；本发明电解液中添加的氟代磷酸烯酯类化合物是将磷酸酯类化合物同时烯化和氟化后制备而成的，具有低熔点、高闪点、低粘度等特性，阻燃性进一步增强，因而少量的添加即可大幅度地降低电解液的可燃性，同时由于含碳双键有助于在正极成膜，含氟基团有助于在负极成膜，能够进一步保护正/负极材料，保证其添加不会对电池的其它性能造成过大的影响。综上，本发明提供的锂离子电池电解液可燃性低，安全性好；使用该电解液的锂离子电池产气量少，能够有效地防止电池膨胀，并且电池的高温循环性能得到了显著的改善。

附图说明

图1为实施例1与比较例1高温55℃的循环性能图；

图2为实施例2与比较例2高温55℃的循环性能图；

图3为实施例3与比较例3高温55℃的循环性能图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1