[发明专利]一种高热稳定性碳酸酯电解液及其制备方法与应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，公开了一种高热稳定性碳酸酯电解液及其制备方法与应用。所述高热稳定性碳酸酯电解液是在普通电解液中添加相当于普通电解液质量5％～10％的功能添加剂制备得到；所述功能添加剂的结构式如式(1)所示，式中R₁为苯基、吡啶基或噻吩基；所述的普通电解液由环状碳酸酯溶剂、线型碳酸酯溶剂和导电锂盐构成。本发明的添加剂具有较低的闪电，可抑制电解液的燃烧并提高电解液的热稳定性；含有这种电解液添加剂的锂离子电池在高温的循环性能得到改善。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高热稳定性碳酸酯电解液及其制备方法与应用。

背景技术

目前，商业化二次电池中，锂离子电池的比能量最高、循环性能最好，而且因其电极材料选择的多样性，作为储能电池具有广阔的发展前景。目前，商业用锂离子电池的电解液主要以有机类的碳酸酯为主要成分，主要是由于其与电极的相容性好，离子电导率相对较高。但是碳酸酯类电解液的热稳定性差，在锂离子电池使用过程中，容易发生泄漏，过热甚至爆炸。是锂离子电池安全性能的一个关键环节。

为了避免以上的问题，具有很多改善电解液的方法，例如将液态碳酸酯类电解液凝胶化或全固态化，使用更加稳定的腈类，砜类，内酯类溶剂取代碳酸酯类溶剂，或是使用离子液体。以上解决问题可以在一定程度上提高电解液的热稳定性，但是以上方法却具有低的电导率和与正负极相容性差等缺点。

但是，在面临更加大的能量需求，锂离子材料的发展速度远快于电解液的发展，当电池的充放电压提高时候，电池循环等电化学性能却在下降，主要的的原因则是电解液的匹配问题。常规的商用电解液在温度高于50℃下容易在电池正极表面氧化分解，电解液自身的氧化分解反应同时也会促使正极材料形貌改变、结构坍塌等恶性反应。特别是在高温的条件下，碳酸酯类电解液的稳定性能受到严重的挑战。因此必须开发一种高热稳定性的电解液，进而实现锂电池电性能的优良发挥，提高锂电池常温以及高低温循环寿命。通过在常规的锂离子电池电解液中加入少量的电解液添加剂是提高锂离子电池性能的最方便，最经济的方法。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种高热稳定性碳酸酯电解液。

本发明的另一目的在于提供上述高热稳定性碳酸酯电解液的制备方法。

本发明的再一目的在于提供上述高热稳定性碳酸酯电解液在锂离子电池中的应用。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种高热稳定性碳酸酯电解液，所述高热稳定性碳酸酯电解液是在普通电解液中添加相当于普通电解液质量5％～10％的功能添加剂制备得到；所述功能添加剂的结构式如式(1)所示：

式中R₁为苯基(-Ph)、吡啶基(-Py)或噻吩基(-Th)；

所述的普通电解液由环状碳酸酯溶剂、线型碳酸酯溶剂和导电锂盐构成。

所述的环状碳酸酯溶剂优选为碳酸乙烯酯(EC)。

所述的线型碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲丙酯(MPC)中的一种或两种以上。

所述的导电锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF₆)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、三氟甲基磺酸锂(LiSO₃CF₃)、高氯酸锂(LiClO₄)、六氟砷酸锂(LiAsF₆)和双三氟甲基磺酰亚胺锂(Li(CF₃SO₂)₂N)中的一种或两种以上。