[发明专利]一种锂离子电池高压电解液及其制备和应用

说明书

本发明所述锂离子二次材料技术领域，具体公开了锂离子电池高压电解液，其包含功能添加剂、溶剂和无机导电锂盐；所述的功能添加剂为具有式1结构式的化合物中的至少一种：R1、R2、R3中，至少一个取代基为F、SR4、P(R5)R6、C2～C16的烯烃基、C2～C16的炔烃基或CN，其他取代基为C1～C6烷烃基、Br、Cl、I、C1～C6烷氧基、F、S、C2～C16的烯烃基、C2～C16的炔烃基或CN；R4、R5、R6为H或C1～C6烷烃基。本发明还公开了所述的电解液的应用。本发明中，在所述的电解液中添加所述的功能添加剂，可在锂离子电池的正极表面形成一层致密包覆膜，从而降低在循环过程中正极材料表面电化学活性，抑制电解液溶剂的氧化分解，稳定正极材料结构，提高高电压下锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池高压电解液，属于锂离子电池领域。

背景技术

能源问题是二十一世纪人类面临的重大问题之一，得到了世界各国的高度重视。锂离子电池作为新兴的新能源，发展迅猛。伴随煤炭、石油、天然气等传统能源的逐渐减少以及日益严峻的环境问题，小型分离移动电源需求呈现出几何式增长趋势，各种可充电电化学电源越来越受到重视。因为兼具能量密度高、截止电压高以及循环寿命长的特点，具有可观的商业前景。现在常见的商用锂离子正极材料有磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰三元材料等。虽然各种正极材料的理论容量都比较大，但是因为截至电压都在4.2V以及更低，能量密度不能够最大化，但是市场对能量密度的要求越来越大。除了对新材料的研发，深度发掘现有材料的能量密度也是研究热点之一，故而提高正极材料的截止电压是有效的途径。

提高正极材料充电截止电压也面临着诸多问题，随着电压的升高，材料结构的稳定性降低，常规电解液在高电压下的不兼容性，导致电池的循环性下降。常用的碳酸酯基电解液在高电压下容易发生氧化分解，所产生的副产物对电池性能有负面的影响，一方面电池内部阻抗增大，另一方面电池正极材料也会遭受腐蚀。特别对于三元材料，高电压下，镍钴锰等离子会从正极材料中溶出，导致正极材料结构坍塌，从而造成容量的不可逆性衰减。

公开号为CN105958111A的中国专利文献公开了一种锂离子电池用电解液，由溶质和溶剂构成，所述溶剂由碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酯甲乙酯、磷酸二苯-异丁酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和二氟草酸硼酸锂组成；所述溶质为六氟磷酸锂。

现有的电解液在高电压下对正极材料的稳定保护效果有限，电池循环稳定性和倍率性能不理想。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的主要目的是提供一种锂离子电池高压电解液；旨在通过所述的功能添加剂的使用，达到在循环过程中降低正极材料表面电化学活性，抑制电解液溶剂的氧化分解，稳定正极材料结构，提高高电压下锂离子电池的循环稳定性和倍率性能。

本发明的另一个目的是在于提供一种工艺简单、重复性好、成本低廉、环境友好的提高锂离子电池循环稳定性的方法。