[发明专利]一种含有磷酰亚胺锂的电解液及使用该电解液的电池

说明书

本发明公开了一种含有磷酰亚胺锂的电解液，包括导电锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氟磷酰亚胺锂，所述氟磷酸亚胺锂的结构通式为式(Ⅰ)、(Ⅱ)所示：其中：式(Ⅰ)为二氟磷酰苯磺酰亚胺锂；式(Ⅱ)为二氟磷酰五氟磷腈亚胺锂；R₁、R₂、R₃、R₄、R₅＝H、C_xH_y、CN、F、C_xF_yH_z，x＝1‑6，y＝1‑15，z＝1‑15。本发明的电解液中，由于磷酰(磺酰)基强烈的吸电子效应以及电子屏蔽效应，使得这类阴离子具有负电荷分散，结构柔性好，呈现出弱配位的性能，从而有效提高电解液的电导率、解离常数、及其锂离子迁移数；且弱配位结构的磷酰亚胺锂在有机溶剂中具有良好的溶解性能，克服了使用较为广泛的二氟磷酸锂溶解度差的弊端。

技术领域

本发明涉及锂二次电池领域，更具体地，本发明涉及一种含有磷酰亚胺锂的电解液及使用该电解液的锂二次电池。

背景技术

非水电解液是高比能锂离子电池等储能器件的关键材料之一，其综合性能，如化学和电化学稳定性，安全性等，直接影响锂离子电池的使用。目前,商业化的锂离子电池电解液主要由有机碳酸酯，如乙烯碳酸酯(EC)，碳酸二甲酯(DMC),碳酸二乙酯(DEC)等，电解质导电盐(主要是LiPF6)，功能性添加剂，如亚乙烯碳酸酯(VC)，1,3-丙磺酸内酯(PS)，氟代碳酸乙烯酯(FEC)等组成。电解液溶剂体系主要调整配方比例，新型添加剂和锂盐是电解质材料的重点与核心技术。二氟磷酰类基团化合物作为一类新型的添加剂，可以有效改善负极界面膜的结构成分，有利于降低电池内阻以及提高电池的使用寿命。二氟磷酸锂是这类添加剂最常见的化合物，但是二氟磷酸锂在碳酸酯电解液中溶解度极差，尤其是极性和给体数相对较低的链状碳酸酯，二氟磷酸锂的溶解度一般小于0.1％，极大程度上限值了它的应用。亚胺锂结构具有稳定的化学和电化学稳定性，在碳酸酯溶剂中溶解度高达3M以上，因此磷酰亚胺锂含有磷酰基和亚胺结构，综合了这两类基团化合物的优点，在电化学储能器件上具有广泛的应用前景。

发明内容

鉴于背景技术所存在的问题，本发明的目的在于提供一种氟磷酰亚胺锂的用途，即在锂电池和锂离子电池中作为电解质的应用。

为了实现上述技术方案，本发明提供一种含有磷酰亚胺锂的电解液，包括导电锂盐、非水有机溶剂和添加剂。

优选的，所述的导电锂盐包括LiBF₄、LiPF₆、LiAsF₆、LiClO₄、LiSO₃CF₃、LiB(C₂O₄)₂、LiBF₂C₂O₄、LiN(SO₂CF₃)₂、LiN(SO₂F)₂的一种或多种。

优选的，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁内酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯中的一种或几种。

优选的，所述添加剂为碳酸亚乙烯酯，碳酸乙烯亚乙酯，氟代碳酸乙烯酯，二氟代碳酸乙烯酯，1,3-丙磺酸内酯，1,4-丁磺酸内酯，硫酸乙烯酯，硫酸丙烯酯，亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、丁二腈、己二腈、1,2-氰乙氧基乙烷中的一种或几种。

具体的，所述添加剂还包括氟磷酰亚胺锂，氟磷酸亚胺锂的结构通式为式(Ⅰ)、(Ⅱ)所示：

其中：

式(Ⅰ)为二氟磷酰苯磺酰亚胺锂；式(Ⅱ)为二氟磷酰五氟磷腈亚胺锂；