[发明专利]一种锂电池用非水电解液及其制备方法和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂电池用非水电解液及其制备方法和锂离子电池。本发明的锂电池用非水电解液，按重量百分比计，包含如下组分：电解质锂盐5‑25％、非水性有机溶剂5‑80％、锂盐添加剂0.1‑10％、碳酸酯类添加剂2‑40％、磺酸酯类添加剂0.1‑5％、第四添加剂0.1‑5％；其中，所述非水性有机溶剂包含无α‑H的羧酸酯。本发明的锂电池用非水电解液，制成的锂离子电池在高电压、宽温范围工作时具有优异的稳定性，具有良好的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种锂电池用非水电解液及其制备方法和锂离子电池。

背景技术

由于锂离子电池具有电压高、比能量高、无记忆效应及循环寿命长等优点而普遍应用于手机、摄像机、笔记本电脑等3C消费类电子产品领域。锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液组成。

锂离子电池的性能，尤其是高压锂离子电池的性能主要是由其中的正极活性材料和电解液的组成和性质所决定的，为了研发出合适的高性能电解液，往往会在电解液中添加合适的电解液添加剂，常用的电解液添加剂包括含硼添加剂、有机磷类添加剂、碳酸酯类添加剂、羧酸酯类添加剂、含硫添加剂离子液体添加剂等。羧酸酯类添加剂具有天然的低熔点、高离子电导优势，因此适合做低温电解液的溶剂。然而，羧酸酯类化合物稳定的电压窗口较小，不耐氧化和还原，限制了其在电解液中的应用。

CN110416613A公开了一种提升锂离子电池循环性能和安全性能的电解液，包括锂盐、溶剂、电解液稳定剂和添加剂；所述溶剂为非水性有机溶剂，非水性有机溶剂为碳酸酯、卤代碳酸酯、羧酸酯、丙酸酯、氟醚、芳香烃及其卤代芳烃中的至少一种，其中，卤代碳酸酯和卤代芳烃中的卤素取代物为F、Cl、Br、I中的至少一种；所述添加剂为二氧五环及其衍生物或二氧六环及其衍生物中的至少一种。该发明的电解液应用到锂离子电池中，会在负极材料表面形成一层稳定性极高的保护膜，从而对负极材料进行保护，达到提高锂离子电池的充放电循环性能和安全性能的目的。但是，该发明中用到的羧酸酯为丁酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯中的至少一种，羧酸酯的不耐氧化还原不利于电池在高电压、宽温范围工作的稳定性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种锂电池用非水电解液及其制备方法和锂离子电池，制成的锂离子电池在高电压、宽温范围工作时具有优异的稳定性，同时具有良好的循环性能。

本发明的目的之一在于提供一种锂电池用非水电解液，为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种锂电池用非水电解液，按重量百分比计，包含如下组分：

其中，所述非水性有机溶剂包含无α-H的羧酸酯。

本发明的锂电池用非水电解液，采用无α-H的羧酸酯作为溶剂，降低了反应活性，提升了羧酸酯的抗氧化性，特别适用于高电压的锂离子电池应用；另一方面，本发明配合使用碳酸酯类添加剂、磺酸酯类添加剂和第四添加剂负极成膜添加剂，使锂电池用非水电解液制成的锂离子电池在高电压、宽温范围工作时具有优异的稳定性。其中，所说的高电压指的是充电电压为5.5V以下，特别指充电电压为4.1-5.5V。

具体的，一种锂电池用非水电解液，按重量百分比计，包含如下组分：

电解质锂盐的重量百分比为5-25％，例如为5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％等。

非水性有机溶剂的重量百分比为5-80％，例如为5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％或80％等。