[发明专利]一种新型锂盐及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种新型锂盐及其制备方法和应用,以及这些新型锂盐作为电解质在二次锂(离子)电池等中的应用，其具有式1所示分子结构：其中，R为CF₃、C₂F₅和C₃F₇中的一种。本发明提供的制备新型锂盐的方法操作步骤简短，产物易分离提纯，其产物的产率和纯度都很高；本发明提供的新型锂盐的热稳定性和耐水解性好，其非水电解液具有较高的电导率和锂离子迁移数，同时表现出了较好的耐氧化能力，并与广泛应用的电极材料有良好的相容性。

技术领域

本发明涉及一种新型锂盐及其制备方法和应用，属于新材料及先进电源技术领域。

背景技术

伴随传统化石能源的储量减少和大气污染的日益加剧，以节能和环保为主要特征的新能源汽车应运而生，锂电池作为新能源汽车的储能设备逐渐得到广泛的应用。锂离子电池关键材料包括:正极、负极、黏合剂、隔膜和电解液。其中电解液在电池中承担着正负极之间传输电荷的作用，是锂离子电池的关键组成，它显著影响电池循环和寿命、安全性能以及能量。

非水电解液是高比能(二次)锂离子电池等储能器件的关键材料之一，其综合性能，如化学和电化学稳定性，安全性等，直接影响二次锂(离子)电池的使用。目前，商业化的(二次)锂离子电池电解液主要由有机碳酸酯如碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，乙烯碳酸酯等，和电解质导电盐(主要是LiPF₆)组成。该体系中传统电解质导电盐LiPF₆由于其化学不稳定性(包括热不稳定和容易水解)，使得使用LiPF₆的(二次)锂离子电池在高温(＞55℃)下工作时，循环性能和使用寿命大为缩减(Electrochem.Communs，2005，7，669)。而其它常见的锂盐中，如高氯酸锂(LiClO₄)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、三氟甲基磺酸锂(Li[CF₃SO₃])、双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)、双草酸硼酸锂(LiBOB)等，由于分别存在不同方面的性能缺陷，如LiClO₄具有潜在的爆炸性，LiBF₄电导率过低，Li[SO₃CF₃]和LiTFSI对正极集流体材料铝箔有腐蚀性，LiBOB在碳酸酯中溶解度低，使这些锂盐未能在锂离子电池中获得广泛使用。

因此，研究开发化学稳定性(如热稳定性，对水稳定性等)高，电化学性能(如高电导率，宽的电化学窗口，对铝箔没腐蚀性等)优异的新型导电锂盐电解质材料取代传统锂盐LiPF₆是开发大型动力电池和大型储能电子器件的重要研究方向。

发明内容

本发明的目的之一，是提供一种新型锂盐。本发明提供的新型锂盐在传统的碳酸酯溶液中具有很好的导电性，且咪唑阴离子和锂阳离子之间具有非常好的离解作用，同时展示了良好的应用性能，其热分解温度超过300℃，同时具有高的电导率和锂离子迁移数，表现出了较好的耐氧化能力，并与广泛应用的电极材料有良好的相容性，满足目前锂离子电池的使用要求。若作为LiPF₆电解液添加剂使用，可以很好地抑制LiPF₆水解，即使电解液体系加入3000ppm水，72.0小时未检测到LiPF₆水解。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种新型锂盐，具有式1所示分子结构：

其中，R为CF₃、C₂F₅或C₃F₇中的一种。

本发明提供的新型锂盐，具体的结构式如下所示：