[发明专利]一种电解液及使用该电解液的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括双环磷酸酐化合物，所述双环磷酸酐化合物的结构式如下：其中，R₁‑R₈彼此独立地选自氟原子、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳基、腈基或者碳原子为1至10的饱和或不饱和烷基的一种或几种。本发明的电解液引入了双环磷酸酐化合物，可以在正极活性材料表面上形成致密的固态界面膜，该固态界面膜具有较高的热力学稳定性和离子导电能力，即使在高温、高电压等及其恶化的环境下，都可以保护电解液不被氧化分解，保证锂离子电池性能的发挥，提高锂离子电池的高温存储和循环性能。本发明还提供了一种采用上述电解液制备的锂离子电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液及使用该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长、自放电小等显著优点，现已广泛应用于移动通讯、数码相机、摄像机等电子产品中，并成为储能与动力电池发展的热点。为了提高锂离子电池的能量密度，开发高电压锂离子电池是有效方法之一。目前，工作电压在4.35V以上的锂离子电池已成为众多科研单位和企业研究的热点。然而在高电压下，正极氧化活性变高，非水电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，进而分解产生气体，同时，正极过渡金属元素(如镍、钴、锰等)会发生还原反应而溶出，从而引起锂离子电池的电化学性能恶化进而导致失效。

杂环化合物作为一种正极成膜添加剂，可以在正极发生电聚合反应，形成导电性良好的钝化膜附着在正极上抑制电解液在正极上的氧化分解，提升锂离子电池的倍率充电性能。但是杂环化合物在发生电聚合反应的同时，会产生氢离子，多余的氢离子会与LiFP₆和负极生成的SEI膜持续反应，进而影响锂离子电池的存储性能和循环性能。为了改善正负极材料循环性能及存储特性，中国专利200710198735.X及201010003990.6提出使用酯化合物，羧酸酐，砜化合物，二磺酸酐，环状磺酸酐，磷酸化合物等。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种提高锂离子电池的高温存储和循环性能的电解液。

本发明的目的之二是提供一种含采用上述电解液制备的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明提供了一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括双环磷酸酐化合物，所述双环磷酸酐化合物的结构式如下：

其中，R₁-R₈彼此独立地选自氟原子、烷氧基、烯氧基、炔氧基、芳基、腈基或者碳原子为1至10的饱和或不饱和烷基的一种或几种。

与现有技术相比，本发明的电解液引入了双环磷酸酐化合物，可以在正极活性材料表面上形成致密的固态界面膜，该固态界面膜具有较高的热力学稳定性和离子导电能力，即使在高温、高电压等及其恶化的环境下，都可以保护电解液不被氧化分解，保证锂离子电池性能的发挥，提高锂离子电池的高温存储和循环性能。

较佳地，所述双环磷酸酐化合物选自以下化合物的至少一种：

具体地，双环磷酸酐化合物1的制备方法如下：将环氧乙烷化合物溶解在三氯甲烷中，并向溶液中加入五氧化二磷，反应完毕后有白色沉淀物产生，过滤并重结晶后得到双环磷酰酐化合物1。其合成路线如下所示：

双环磷酸酐化合物2到化合物9的反应路线与化合物1的合成路线类似，对应的反应底物如下所示，其中反应底物下的数字代表CAS号：