[发明专利]一种高电压锂离子电池的非水电解液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池的电解液，特别涉及一种高电压锂离子电池的非水电解液及其制备方法。

背景技术

随着能源与环境问题的日益突出以及现代科技的快速发展,社会对电池的性能提出了更高的要求。锂离子电池以其工作电压高、能量密度大、循环寿命长、自放电小、无记忆效应和“绿色”环保等优点而成为移动电源的首选。锂离子电池以其工作电压高、能量密度大和循环寿命长等优点，成为目前新能源领域的研究热点。到目前为止,绝大多数已经商品化的锂离子电池都是采用钴酸锂作为正极材料，由其制成商品化锂离子电池的工作电压为3. 7V，充电截止电压为4.2V，不能满足目前人们对锂离子电池的要求。因此，提高锂离子电池的能量密度显得更加迫切。提高锂离子电池的能量密度的方法主要的方法是提高电池的工作电压。从理论上来说，可以从正负极材料及其匹配的电解液方面对电池进行改善，从而提高锂离子电池的工作电压及电池的容量。发充放电平台更高的新型正极材料。

高电压钴酸锂材料相对于常规的钴酸锂具有较高的克容量、较高的压实密度、良好的加工性能、较好的倍率性能和循环性能、较高的性价比及安全性能，是较为性价比高的高电压锂电池材料，高电压钴酸锂材料可以充电至4.3V-4.7V。以高电压钴酸锂为正极，石墨为负极的电池为例，当全电池工作电压为4.2V时，钴酸锂的放电克容量为140mAh/g，当工作电压提高至4.35V时，钴酸锂的克容量为163mAh/g，放电克容量约提高10%，因此通过提高高电压钴酸锂材料的充电截止电压可以很经经济的提高电池的能量密度。目前已经有不少与之适应的高电压电解液已经应用到高电压钴酸锂电池中，其常温循环性能可以与普通的钴酸锂电池相媲美，并且电池容量有大幅度的提升。但是，高电压钴酸锂电极的低温性能差，尤其是在零度低温充电时会出现大量的金属锂在负极析出，由此会带来巨大的安全隐患，可能会导致电池爆炸等事故的发生。

由此，急切需要研发出能改善高电压钴酸锂材料制成的电池低温出现析锂问题的非水高电压电解液体系。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高电压锂离子电池的非水电解液及其制备方法，以克服在低温条件下在电池负极析锂和在高电压条件下循环性能差的问题。

为了解决这些技术问题，本发明的技术方案是，一种高电压锂离子电池的非水电解液，包含以下组分：环状碳酸酯、链状碳酸酯、锂盐和添加剂；其中，环状碳酸酯和链状碳酸酯按质量比1： 1～3混合，锂盐在环状碳酸酯和链状碳酸酯形成的混合液中的摩尔浓度为0.8～1.5mol/L；添加剂为氟化醚类化合物；添加剂的质量为溶剂质量的0.01～10%。

以上所述的高电压锂离子电池的非水电解液，所述的环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和γ-丁内酯中的至少一种。

以上所述的高电压锂离子电池的非水电解液，所述的链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯或碳酸乙丙酯中的至少一种；所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiC104、LiAsF6、LiCF3SO2、LiN (CF3S02)2、LiBOB，LiDFOB、LiPF4C204和LiN (C2F5S02)2中的至少一种。

以上所述的高电压锂离子电池的非水电解液，所述锂盐的浓度为0.8～1. 5mol/L。

以上所述的高电压锂离子电池的非水电解液，所述的添加剂选自1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚（CAS：406-78-0）、二氟甲基-2,2,2-三氟乙基醚（CAS:1885-48-9）, 2,2,2-三氟乙醚(CAS: 333-36-8),1H,1H,5H-八氟戊基-1,1,2,2-四氟乙基醚（CAS：16627-71-7）其中一种或者二种及以上的混合物。

以上所述的高电压锂离子电池的非水电解液，还包含常用添加剂，常用添加剂为碳酸亚乙烯，乙烯基碳酸乙烯醋，1，3-丙烷磺酸内酯，1,4-丁磺酸内酯，氟代碳酸乙烯酯（FEC），己二腈和丁二腈（SCN）中至少一种；常用添加剂的含量为溶剂总质量的1%-8%。

一种上述高电压锂离子电池的非水电解液的制备方法，包括以下步骤：

(1)将环状碳酸酯和链状碳酸酯按质量比1： 1～3混合，得到非水溶剂；

(2) 将锂盐溶解于步骤(1)得到的溶液中，锂盐的摩尔浓度为0.8～1.5mol/L，得到锂离子电池的非水电解液。