[发明专利]一种非水电解液和锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池制备技术领域，尤其涉及一种非水电解液和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，锂离子在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，锂离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。

锂离子电池由正极、隔膜、负极、电解液和电池外壳组成。常规的锂离子电池电解液由有机碳酸酯溶剂和溶于其中的六氟磷酸锂(LiPF₆)组成，当锂离子电池电极电位达到4.5V时，有机碳酸酯溶剂在高氧化活性正极材料表面发生不可逆的氧化分解，生成CO₂、H₂O和聚乙烯类产物，引起锂离子电池胀气、电极界面组分发生变化，从而导致锂离子电池的性能明显恶化。为了改善锂离子电池电解液的抗氧化性，人们通过在常规电解液溶剂中引入强吸电子基团氟，开发出氟代有机溶剂，氟代有机溶剂已成为锂离子电池电解液体系研究的热点。如申请号为201280015785.9的中国专利公开了一种锂离子二次电池用非水电解液，包括非水溶剂和电解质盐，所述非水溶剂为含氟醚化合物，该发明中的电解液由于采用了含氟醚化合物，从而提高了电解液的抗氧化性。然而，由于含氟醚化合物的介电常数较小，常用锂盐如LiPF₆在其中的溶解度小，造成了电解液中各组分的相容性较差，导致制备的电解液的电导率大幅度下降，从而影响了锂离子电池的循环性能。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种非水电解液和锂离子电池，本发明提供的非水电解液制备的锂离子电池具有较好的循环性能。

本发明提供了一种非水电解液，包括：

锂盐；

有机溶剂，所述有机溶剂包括含氟化合物、环状碳酸酯和链状碳酸酯；所述含氟化合物包括具有式I所示结构的含氟醚和具有式II所示结构的含氟羧酸酯中的一种或几种，

R₁^f—O—CH₃  式I，

式I中，R₁^f选自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物、碳原子数为1～12的直链含氟烷基或碳原子数为1～12的支链含氟烷基；

式II中，R₂^f选自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物、碳原子数为1～12的直链含氟烷基或碳原子数为1～12的支链含氟烷基。

优选的，所述R₁^f选自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物、碳原子数为2～6的直链含氟烷基或碳原子数为2～6的支链含氟烷基；

所述R₂^f选自含氟芳香基、含氟芳香基衍生物、碳原子数为2～6的直链含氟烷基或碳原子数为2～6的支链含氟烷基。

优选的，所述含氟化合物在所述有机溶剂中的体积百分数为5％～70％；

所述环状碳酸酯在所述有机溶剂中的体积百分数为2％～80％；

所述链状碳酸酯在所述有机溶剂中的体积百分数为10％～70％。

优选的，所述锂盐在所述有机溶剂中的摩尔浓度为0.1mol/L～3mol/L。

优选的，所述环状碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、三氟碳酸丙烯酯、单氟碳酸乙烯酯、双氟碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯和碳酸乙烯亚乙烯酯中的一种或几种。

优选的，所述链状碳酸酯包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯和碳酸乙丙酯中的一种或几种。

优选的，所述非水电解液还包括氟烷基磺酰亚胺锂化合物。

优选的，所述全氟烷基磺酰亚胺锂化合物在所述非水电解液中的质量百分数为0.005％～5％。

优选的，所述全氟烷基磺酰亚胺锂化合物具有式III所示的结构：

式III中，R₃^f和R₄^f独立地选自碳原子数为1～20的全氟烷基，R₃^f和R₄^f中至少一个为碳原子数＞4的全氟烷基。

本发明提供了一种锂离子电池，包括正极、隔膜、负极、电解液和电池外壳，所述电解液为上述技术方案所述的非水电解液。