[发明专利]一种含氟5.5V高压锂离子电池电解液及其应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种含氟5.5V高压锂离子电池电解液及其应用。该电解液中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：锂盐、有机溶剂和添加剂；以所述电解液的总重量为基准，所述电解液中含有4‑15％锂盐、80‑95％有机溶剂和1‑5％添加剂；所述有机溶剂中含有体积比为1：1‑5：1‑8的氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯；所述添加剂为二氟草酸硼酸锂。本发明将特定配比的氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯作为有机溶剂，并配合锂盐和添加剂二氟草酸硼酸锂，能够形成在高压下仍然具有较高氧化稳定性的电解液。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种含氟5.5V高压锂离子电池电解液及其应用。

背景技术

锂离子电池作为一种新型绿色可充电电池，具有能量密度高、输出电压高、循环寿命长、环境污染小等优点，是便携式电子产品如手机、笔记本电脑、数码相机等设备电池的首选，逐渐在电动工具以及混合动力/全电动汽车等领域获得广泛使用。然而，现有锂离子电池体系的能量密度还不能完全满足现代动力设备的发展要求。因此，高压锂离子电池是高能量密度、高功率密度锂离子电池主要的发展方向之一。

近年来，新型高压正极材料如LiNi_0.5Mn_1.5O₄、LiCoPO₄以及富锂材料xLi₂MnO₃·(1-x)LiMO₂(M＝Ni,Co,Mn)等逐渐被开发出来，其放电电压可达到5V以上，有望成为新一代高压锂离子电池关键材料。但由于传统碳酸酯电解液在电压高于4.3V时会发生氧化分解，生成H₂O、CO₂等产物，导致电池容量降低、循环寿命衰减。另外，正极材料在循环过程中会发生过渡金属离子的溶解，进一步造成锂离子电池性能的衰减。因此，开发出能够与高压正极材料相匹配的高压电解液对于高压锂离子电池的发展至关重要。

为了提高锂离子电池电解液的高压氧化稳定性，现有技术通常向电解液中加入高压溶剂如砜类溶剂、腈类溶剂和离子液体等，虽然能够拓宽电解液的电化学稳定窗口，提高其高压氧化稳定性，但存在粘度大与电极相容性差的缺点。另外，功能性添加剂如成膜添加剂可以优先分解，在电极材料表面形成保护性界面膜，阻止电解液的进一步分解以及电极材料的结构破坏，但其作用通常较为单一。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中锂离子电池电解液在高压下氧化稳定性差的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种含氟5.5V高压锂离子电池电解液，该电解液中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：

锂盐、有机溶剂和添加剂；

以所述电解液的总重量为基准，所述电解液中含有4-15％锂盐、80-95％有机溶剂和1-5％添加剂；

所述有机溶剂中含有体积比为1：1-5：1-8的氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯；

所述添加剂为二氟草酸硼酸锂。

本发明第二方面提供第一方面所述锂离子电池电解液在镍锰酸锂为正极的锂离子电池中的应用。

本发明将特定配比的氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸二甲酯作为有机溶剂，并配合使用锂盐和添加剂二氟草酸硼酸锂，能够形成在高压下仍然具有较高氧化稳定性的电解液。

附图说明

各附图中，在没有特别说明的情况下，LiPF₆表示六氟磷酸锂，FEC表示氟代碳酸乙烯酯、PC表示碳酸丙烯酯，DMC表示碳酸二甲酯，LiDFOB表示二氟草酸硼酸锂。

图1为使用实施例1中电解液的锂离子电池首次充放电曲线；

图2为使用实施例2中电解液的锂离子电池首次充放电曲线；