[发明专利]一种高电压锂离子电池电解液

说明书

本发明涉及一种高电压锂离子电解液，具体涉及一种含氟代碳酸乙烯酯、氟代二腈类和氟代磺酸内酯化合物的高电压锂离子电解液及使用该电解液的锂离子电池。所述高电压锂离子电解液由电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂组成。所述添加剂包含氟代碳酸乙烯酯，氟代二腈化合物和氟代磺酸内酯化合物，所述的氟代碳酸乙烯酯可形成较致密的SEI膜，可显著改善电池的循环性能，所述的氟代二腈化合物既可稳定正极材料的结构，也可降低电解液粘度。所述的氟代磺酸内酯化合物，既可在负极上成膜，同时可以改善磺酸内酯化合物的粘度，增加电解液的浸润性。这三种添加剂的协同作用可以改善高电压电池循环性能和高温存储性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高电压锂离子电解液。

背景技术

随着多功能化智能手机、平板电脑等电子数码产品的普及，消费者对锂离子电池的能量密度要求越来越高。目前商用化4.4V锂离子电池能量密度最大也就在700Wh/L左右，依旧难以满足消费者的要求。目前提升电池的能量密度主要有两种方式：一是选择高容量和高压实正负极材料；二是提高电池的工作电压，即采用高电压正极材料。而采用高容量正极材料或高电压正极材料是提升锂离子电池能量密度的最有效途径。然而在同等电压条件下，正极材料的容量和压实已提升到比较极限的状态了。所以大家把提升能量密度的途径都聚焦在提升正极材料的充电电压上。

但一味的提高在正极材料充电电压的同时，正极金属离子的溶出会增加，电解液的氧化分解现象会加剧，从而会导致电池性能变得很差。特别是在长时间的高温存储下，正极金属离子的溶出会加剧。这严重制约了高电压正极材料的应用。虽然正极材料产商也运用了各种掺杂包覆来改善正极材料结构的稳定性，但如果使用目前商业化的电解液应用在高电压(如4.4V及以上)正极材料体系中依旧不能解决电解液的氧化分解和高温存储下正极金属离子的溶出。因此开发出一款用于4.4V及以上高电压锂离子电解液，解决电极与电解液界面的相容性、高温存储性和循环性能好的电解液具有比较重大的意义。

研究表明，氟代碳酸乙烯酯具有良好的成膜性能和耐氧化性能，能有效的改善电池循环性能。但在高温下易分解，会出现严重胀气现象。目前比较普遍的方法是在电解液中添加腈类和磺酸内酯化合物。然而普通的腈类和磺酸内酯化合物添加少了会起不到明显的作用，添加量多了，会影响电解液的电导率和电极与电解液的界面作用。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供了一种含有氟代碳酸乙烯酯、氟代二腈类和氟代磺酸内酯化合物组合的电解液及使用该电解液的4.4V及以上的锂离子电池，用以改善高电压电池高温存储及循环性能。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：一种锂离子电池用高电压电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和功能性电解液添加剂，其特征在于，所述功能性电解液添加剂包含氟代碳酸乙烯酯、氟代二腈化合物和至少一种如结构式Ⅰ所示的氟代磺酸内酯化合物：

其中，n分别为0-3的整数。

所述非水有机溶剂占溶剂总质量的25-80％；

所述电解质锂盐浓度为1.1-1.6mol/L的LiPF6；

所述氟代碳酸乙烯酯占溶剂总质量的1-10％；

所述氟代二腈类化合物占溶剂总质量的0.5-8％；

所述氟代磺酸内酯化合物占溶剂总质量的0.1-8％；

所述的非水有机溶剂为羧酸酯、氟代羧酸酯或碳酸酯。

所述羧酸酯选自乙酸丙酯、丙酸丙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯中的一种或几种；所述氟代羧酸酯选自二氟乙酸丙酯、三氟丙酸丙酯、七氟丁酸乙酯中的一种或几种。

所述碳酸酯选自碳酸乙烯酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯中的一种或几种。