[发明专利]不燃型锂离子电池电解液及其电池

说明书

本发明公开了一种不燃型锂离子电池电解液及应用了该电解液的不燃型锂离子电池。所述不燃型锂离子电池电解液由有机溶剂和锂盐组成；所述有机溶剂由氟代碳酸酯类化合物和碳酸酯类化合物组成；所述氟代碳酸酯类化合物选自具有式I所示结构式的化合物中的至少一种；所述碳酸酯类化合物选自具有式II所示结构式的化合物、具有式III所示结构式的化合物中的至少一种。该不燃型锂离子电池电解液在不增加其他添加剂的情况下，仅由有机溶剂和锂盐组成即能保持所得电池的循环稳定性，又能克服现有锂离子电池电解液高温环境易燃易爆的缺点。本发明还公开了包含不燃型锂离子电池电解液的锂离子电池。

技术领域

本发明涉及一种不燃型锂离子电池电解液及其电池，属于电化学储能领域。

背景技术

锂离子电池以其能量密度高、输出电压高、循环寿命长、自放电小及环境污染小等优点，被广泛应用于3C电子产品、新能源电动汽车、航空航天及储能领域。锂离子电池电解液在电池中承担着传递电荷的作用，是锂离子电池的核心部分，它对电池的比容量、循环效率、工作温度范围及安全性能等关键评价参数起着至关重要的作用。然而，近年来关于锂离子电池引发的火灾及爆炸等新闻报道屡见不鲜，主要是由于传统的锂离子电池电解液闪点低挥发性强，长时间在高温环境下工作，可能发生燃烧或爆炸。

目前在电解液中加入阻燃添加剂是解决电解液易燃易爆的重要途径之一。现有磷酸三甲酯(TMP)、磷酸三丁酯(TBP)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、三氟代碳酸丙烯酯(TFPC)等中的一种或几种混合后用作电解液添加剂。但是由于这些添加剂都具有较高的粘度，大量添加时不能溶解电解质锂盐，而少量添加阻燃效果一般，目前报道添加剂用量一般在1～20wt％之间。目前报道的研究表明当阻燃添加剂用量较大时，虽然对电解液的阻燃性能有较大的提高，但是会严重降低电解液的电化学性能(如容量、倍率性能、循环效率)。

为解决这一问题，现有技术多通过在电解液中增加具有改善电化学性能的调节剂(添加剂)解决，如CN 201410214408.9中公开了一种非水电解液与锂离子电池，该电解液中以氟代碳酸酯和碳酸酯作为溶剂，同时还增加了具有改善非水电解液成膜性能的含氟醚和/或含氟羧酸酯作为添加剂。当氟代碳酸酯添加量较大时，必须使用具有改善锂离子电化学性能的的添加剂，而此类解决方法一旦去除改善电学性质的添加剂后，相应的性能也会消失，该文献对比例1中所得电解液中不含含氟醚和/或含氟羧酸酯，仅由氟代碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯(体积比1：1)和锂盐组成，其中氟代碳酸乙烯酯的加入量达到58wt.％。对比例1所得电池的循环稳定性较差，循环40次后电池的比容量仅为100mAh/g左右(参见该文献附图4)，电池性能下降严重。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供一种无需使用改善电化学性能添加剂的不燃型锂离子电池电解液。通过选取适当种类的碳酸酯类溶剂，与氟代碳酸乙烯酯按照一定比例混合后作为溶剂，在不增加其他添加剂的情况下，能使所得电解液既保持锂离子电池的循环稳定性，又能使所制备电池具有较好的耐高温、防爆、防自燃效果。

所述不燃型锂离子电池电解液由有机溶剂和锂盐组成；所述有机溶剂由氟代碳酸酯类化合物和碳酸酯类化合物组成；

所述氟代碳酸酯类化合物选自具有式I所示结构式的化合物中的至少一种：

其中，R₁，R₂，R₃独立地选自H、甲基、乙基或丙基；

所述碳酸酯类化合物选自具有式II所示结构式的化合物、具有式III所示结构式的化合物中的至少一种：

其中，R₄，R₅独立地选自甲基、乙基或丙基；