[发明专利]一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池

说明书

本发明提供一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池，所述电解液包括第一添加剂以及第二添加剂，所述第一添加剂为式I所示化合物和/或式II所示化合物，所述第二添加剂为式III、式IV或式V所示化合物中的任意一种或至少两种的组合。所述电解液具有较高的氧化分解电压，工作窗口温度范围宽，安全性能高，且与电极材料见的润湿性能好。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池电解液，尤其涉及一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池。

背景技术

随着便携式用电设备、充电电源及移动设备的不断普及，消费者对电池诸多性能如输出电压、能量密度、快速充放、循环寿命、温度适用范围、安全性能等提出了更高的要求。氟具有很强的电负性和弱极性，氟代添加剂具有低熔点、高闪点、高氧化分解电压等优点。氟代添加剂与电极材料之间的润湿性较好，在高电压电解液、高安全性电解液、宽温度窗口电解液以及其它特殊功能电解液中得到广泛运用。

氟原子具有很强的电负性和弱极性，氟取代氢后的四类添加剂氧化分解电压均得到提高，熔点降低，闪点提高，有利于改善电解液的低温和安全性能。含氟类添加剂借助氟原子的吸电子效应提高中心原子的得电子能力，使添加剂在较高的电位条件下在负极界面还原并有效钝化电极表面，使用电解液的循环效率和安全性能同样有所提高，获得符合高电压4.45V及以上的电解液。

氟代添加剂在开发具有特殊功能的锂离子电池电解液中作用明显。氟是第九号元素，电子轨道最外层具有七个电子，具有很强的电负性和弱极性，氟代会使得添加剂凝固点降低、闪点升高、抗氧化性提高，并且有助于提升电解液和电极之间的润湿性。因此，氟代添加剂在电解液中的使用会有效提高电解液的低温性能、耐氧化性能、阻燃性能和对电极的润湿性，进而获得具有特殊功能的电解液，如高电压电解液、宽温度窗口电解液和其它类型的电解液。

前线轨道理论是开发高电压电解液的工具之一，前线轨道理论认为：物质在反应过程中，发生相互作用的是分子轨道，而优先起作用的就是前线轨道。分子最高占据轨道能量(HOMO)越高，轨道中的电子越不稳定，越容易失去而被氧化；相反，分子最低未占据轨道能量(LUMO)越低，越容易得到电子而被还原。分子偶极矩决定了分子的极性，分子偶极矩越大，分子极性越大，介电常数越大，锂盐在其中也越容易离解。

发明内容

为解决现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种软包高电压锂离子电池电解液及一种锂离子电池，所述电解液具有较高的氧化分解电压，工作窗口温度范围宽，安全性能高，且与电极材料间的润湿性能好。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明目的之一在于提供一种软包高电压锂离子电池电解液，所述电解液包括第一添加剂以及第二添加剂，所述第一添加剂为式I所示化合物和/或式II所示化合物，所述第二添加剂为式III、式IV或式V所示化合物中的任意一种或至少两种的组合；

其中，R₁、R₂、R₃、R₄和R₅分别独立地为C1～C10取代或未取代烷基，所述取代基为F和/或三氟甲基。

本发明中，所述高电压锂离子电池为电压4.45V以上的锂离子电池。

从第一添加剂包括的式I和式II所示化合物的结构上来看，为氟原子和烷基取代的乙二醇缩甲醛，F取代基有很强的吸电子能力，在较高的电位下，式I和式II所示化合物可发生还原分解反应。由EDS(能量散射光谱)分析知，添加第一添加剂后，石墨电极表面面的SEI膜的主要成分元素有C、O、F，其中的F来自式I和/或式II所示化合物的分解产物。