[发明专利]一种锂离子电池电解质及其制备方法与锂离子电池

说明书

本发明公开一种锂离子电池电解质及其制备方法与锂离子电池，其中，所述锂离子电池电解质包括以下组分：离子液体、锂盐、砜类有机溶剂。本发明所述电解质可以在充放电循环过程中在正极表面形成稳定致密的CEI膜，能够有效保护电极材料，防止电解质分解。因此，所述的电解质能显著提高锂离子电池在高温高电压下的循环稳定性和安全性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池电解质及其制备方法与锂离子电池。

背景技术

随着人口逐年增长，化石能源储量日益短缺，人们急需要一种新的替代能源，以解决能源危机。可充电锂离子以其高能量密度，优秀的倍率性能以及长循环寿命而被广泛应用在电动汽车、混合动力汽车、3C产品以及航空航天设备中。然而，当前的锂离子电池技术仍然存在一些挑战性的问题，例如在高温高电压下的循环稳定性差以及高温环境（55℃以上）下的安全性低的问题。

电解质是在电池正、负极之间起传导作用的离子导体，它本身的性能很大程度上影响着电池的性能。目前，商品化的锂离子电池广泛采用的电解液中的溶剂为碳酸乙烯酯(EC)为基础的二元或三元混合溶剂。碳酸酯类有机溶剂极易挥发，而且当电池温度较高时，电解液中的LiPF₆会发生反应产生的HF会腐蚀固体电解质膜和电极材料甚至集流体，造成电池失效进而引发短路后爆炸。因此，电解质是影响锂离子电池安全性的关键因素。

目前，解决高温高电压锂离子电池安全性问题的技术方案是在传统商用电解液中加入高电压添加剂和阻燃性添加剂，质量百分比含量一般不超过1%。然而，高电压添加剂和阻燃性添加剂一般难以合成，对设备的要求高，开发成本更高。而且，上述技术方案在常温和中低温下有较好的循环稳定性，但是在更高的温度如70℃以上仍不能正常的循环，一是由于其中的碳酸酯类溶剂在高温高电压环境下的分解，二是LiPF₆锂盐在高温下发生反应产生HF而腐蚀正极材料导致正极材料结构破坏，严重影响循环性能以及电池的安全性。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解质及其制备方法与锂离子电池，旨在解决以现有锂离子电池电解质制备的锂电池在高温高电压的条件下循环稳定性差和安全性低的问题。

本发明的技术方案如下：

一种锂离子电池电解质，其中，包括以下组分:离子液体、砜类有机溶剂和锂盐。

所述的锂离子电池电解质，其中，所述离子液体的阳离子为哌啶类阳离子、吡咯烷类阳离子、咪唑类阳离子中的一种。

所述的锂离子电池电解质，其中，所述离子液体的阴离子为TFSI^-、FSI^-、BF₄^-、DFOB^-中的一种。

所述的锂离子电池电解质，其中，所述砜类有机溶剂为环丁砜、亚硫酸亚乙酯、1,3-丙烷磺内酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯中的一种。

所述的锂离子电池电解质，其中，所述锂盐为二氟草酸硼酸锂。

所述的锂离子电池电解质，其中，所述离子液体与所述砜类有机溶剂的质量比为（0.4-0.8）：（0.2-0.6）。

所述的锂离子电池电解质，其中，所述锂盐在所述离子液体和所述砜类有机溶剂中的浓度为0.3-0.5摩尔/千克。

一种如上所述锂离子电池电解质的制备方法，其中，包括以下步骤：

在惰性气体氛围下，将离子液体和砜类有机溶剂混合均匀，得到混合溶剂；

向混合溶剂中添加锂盐，混合均匀，得到所述电解质。

一种锂离子电池，其中，包括如上所述锂离子电池电解质。