[发明专利]一种新型锂二次电池电解液和一种锂二次电池

说明书

本发明涉及锂二次电池技术领域，公开了一种新型锂二次电池电解液和一种锂二次电池。所述电解液由添加剂A、添加剂B、有机溶剂和导电锂盐组成。所述的添加剂A为马来酸酐、甲烷二磺酸亚甲酯的至少一种；添加剂B为三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种。本发明的添加剂用于锂二次电池电解液后会提高锂二次电池稳定性，减小界面阻抗，从而提高锂二次电池的循环稳定性和高低温性能；能够抑制有机溶剂分解造成的气体产生，减小电池的膨胀。此外，本发明还公开了三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯的合成方法。

技术领域

本发明涉及锂二次电池技术领域，具体涉及一种新型锂二次电池电解液和一种锂二次电池。

背景技术

锂二次电池因其能量密度大、工作电压高、寿命长、绿色环保等特点，已广泛应用到新能源电动汽车、便携式电子产品如照相机、数码摄像机、移动电话、笔记本电脑等领域。锂二次电池主要由正、负极、电解液及隔膜组成。而电解液是锂二次电池的关键材料之一，电解液在电池的内部正、负极之间起到传递锂离子的作用，是锂二次电池获得高能量、长循环、大倍率和安全等优点的保证。目前，锂二次电池电解液主要由有机溶剂、锂盐和添加剂三部分组成。有机溶剂通常为环状酯(如碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯)和链状酯(如碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯)的混合物；锂盐一般采用已经商业化的六氟磷酸锂为导电盐；而添加剂的种类繁多，通常根据不同使用用途来进行选择，它在电解液中所占的比例很小，但是由于功能明显而被广泛地研究开发。

成膜添加剂是锂二次电池电解液添加剂的重要组成部分之一。优良成膜添加剂会在电极表面形成保护膜，该保护膜不溶于有机溶剂，允许锂离子自由地嵌入脱出电极而不允许溶剂分子穿过，能够有效阻止有机电解液和电极的进一步反应对电极的破坏，从而提高电池的常温循环性能和高低温性能。

针对成膜添加剂，人们进行了大量的研究。一种用于锂离子电池的电解液(CN201310624603)公开了成膜添加剂双氟磺酰亚胺锂盐、氟代碳酸乙烯酯、磷酸三烯丙酯的电解液应用到三元LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂/天然石墨电池上，能有效地提高电池的低温放电效率和高温循环性能。一种锂离子电池用非水电解液及其相应的锂离子电池(CN201310038377)公开了含不饱和亚磷酸酯化合物的成膜添加剂能改善电池的高温存储性能及循环性能。然而从这两个专利可以看出成膜添加剂只能提高电池的常温循环性能、高温性能以及低温性能中的一种或两种，故运用添加剂联用的方法，利用不同添加剂的优点，开发同时提高常温循环、高温性能以及低温性能的电解液配方具有重要意义。

本申请主要公开了能同时提高常温循环、高低温性能的锂二次电池电解液配方。

发明内容

本发明提供一种新型锂二次电池电解液，进一步提供一种包含上述电解液的锂二次电池。此外，本发明还提供了锂二次电池电解液添加剂三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯的合成方法。

三(氟甲基)硼酸酯添加剂的合成方法如下：在氟气体气氛以及三氧化钴作为催化剂的作用下，在200-220℃加入硼酸三甲酯，使其全部转化为三(氟甲基)硼酸酯。剩余的氟气体与硫反应生成六氟化硫(SF₆)后将其排出来以除去反应器中剩余的氟气体。

三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯添加剂的合成方法如下：在氟气体气氛以及三氧化钴作为催化剂的作用下，在300-350℃加入三(三甲基硅烷)硼酸酯，使其全部转化为三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯。剩余的氟气体与硫反应生成六氟化硫(SF₆)后将其排出来以除去反应器中剩余的氟气体。

本发明的具体方案如下：一种锂二次电池电解液，所述锂二次电池电解液由添加剂A、添加剂B、有机溶剂和导电锂盐组成，所述的添加剂A为马来酸酐、甲烷二磺酸亚甲酯的至少一种；添加剂B为三(氟甲基)硼酸酯和三(三全氟代甲基硅烷)硼酸酯中的至少一种。；

所述三(氟甲基)硼酸酯具有以下的结构式：