[发明专利]一种高电压锂离子电池电解液及其添加剂

说明书

本发明公开了一种高电压锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯和由双(三氟甲基磺酰)亚胺锂与苯甲腈制备的混合物；碳酸亚乙烯酯占电解液的质量百分比为1～10％，混合物占电解液的质量百分比为1～20％；其中，混合物中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂与苯甲腈的质量比为3:1。本发明用于锂离子电池中，可在高电压锂离子电池正极及负极材料表面形成稳定的固体电解质界面膜，有效保护了正负极材料在循环过程的稳定性，进一步大大提高了锂离子电池的能量密度，有效改善了锂离子电池的高温性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域特别是生产锂离子电池使用的电解液及其添加剂。

背景技术

锂离子电池作为一种新型绿色环保能源，从1990年开始至今，已取得显著进步。由于锂离子电池具有高能量密度、高功率密度、长循环寿命和较低的价格等优势，在日常生活中被广泛应用。但是，无论是便携设备还是运输工具，都对锂离子电池的能量密度要求越来越高。为满足消费者需求，发展新的电极材料和电解质体系来达到提高锂离子电池能量密度的目的迫在眉睫。

提高锂离子电池能量密度的一种途径是选择高容量的正负极材料，另一种途径是提高电池的工作电压。目前对于高工作电压的锂离子电池面临的最主要的问题是，高电压下电解液的不稳定，容易氧化分解，并在正极活性材料表面沉积；高电压条件下正极活性材料中的金属离子容易溶出与还原，破坏了正极活性材料的结构，且溶出的金属离子能够穿透负极SEI膜，并在负极表面还原成金属单质，最终导致循环性能差、高温存储性能差以及安全性能差等严峻问题。

研究表明，通过对正极材料进行表面包覆或掺杂可提高高电压条件下锂离子电池循环的稳定性。但是，相比于通过改进电解液配方的方法来改善高电压锂离子电池性能的方法来讲，改变正极材料是极为繁琐、且造价较高的，因此，一直以来，本领域大多是通过在锂离子电池电解液中增加功能性添加剂来改善电解液的性能，方法简单、效果显著、价格低廉、备受欢迎。然而，目前高电压锂离子电池电解液的种类较少，效果单一。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种高电压锂离子电池电解液及其添加剂，以提高锂离子电池的能量密度，改善电池的高温性能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种高电压锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯和由双(三氟甲基磺酰)亚胺锂与苯甲腈制备的混合物；碳酸亚乙烯酯占电解液的质量百分比为1～10％，混合物占电解液的质量百分比为1～20％；

其中，混合物中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂与苯甲腈的质量比为3:1。

上述一种高电压锂离子电池电解液，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、双氟草酸硼酸锂、高氯酸锂和双草酸硼酸锂中的一种或两种。

上述一种高电压锂离子电池电解液，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁内酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸丙酯、四氢呋喃中的一种或几种的组合。

一种高电压锂离子电池电解液用添加剂，包括碳酸亚乙烯酯和由双(三氟甲基磺酰)亚胺锂与苯甲腈制备的混合物；混合物中双(三氟甲基磺酰)亚胺锂与苯甲腈的质量比为3:1。

上述一种高电压锂离子电池电解液用添加剂，所述双(三氟甲基磺酰)亚胺锂的结构式为：

上述一种高电压锂离子电池电解液用添加剂，所述苯甲腈的结构式为：

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。