[发明专利]用于天然石墨负极锂离子电池的电解液

说明书

一种用于天然石墨负极锂离子电池的电解液，包括以下重量百分比的各组分制备而成：锂盐7％～15％、有机溶剂60％～90％以及添加剂；添加剂含有氟代碳酸酯类化合物、环丁烷四甲酸二酐类化合物、腈类化合物、硫酰二咪唑，电解液中氟代碳酸酯类化合物的含量占电解液总重量的1％～10％，环丁烷四甲酸二酐类化合物的含量占电解液总重量的0.5％～5％，腈类化合物的含量占1％～5％，硫酰二咪唑类化合物的含量占电解液总重量的0.5％～5％。本发明可使锂离子电池的首次效率提高到94.0％，循环在850圈以上，有效提高了锂离子电池的首效和循环寿命。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液。

背景技术

二十世纪九十年代以来，锂离子电池得到了迅猛的发展，是最有前景和最广泛使用的电化学储能器件之一。和其它储能器件相比，锂离子电池兼具较高的能量密度和循环寿命，这使得数码产品或者电动汽车可以充电一次续航较长时间，并且，在使用的过程中，能够反复充放电数千次以上。然而，移动设备对能量密度的要求是永无止境的。随着第5代移动通信技术时代的到来，电池的能量密度急需提高。

天然石墨是具有较高的比容量，并且储量丰富、价格低廉，是一种很具发展潜力的负极材料。然而，由于天然石墨比表面积大，表面缺陷多，因此，在电芯化成的过程中，消耗过多的锂元素，导致首次效率下降；在电芯充放电的过程中，副反应过多，导致容量衰减快。较低的首次效率和较差的循环寿命制约了天然石墨负极锂离子电池的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于天然石墨负极锂离子电池的电解液，能够在天然石墨负极锂离子电池中提高锂离子电池的首次效率和循环次数。

本发明的目的可以这样实现，设计一种用于天然石墨负极锂离子电池的电解液，包括以下重量百分比的各组分制备而成：锂盐7％～15％、有机溶剂60％～90％以及添加剂；添加剂含有氟代碳酸酯类化合物、环丁烷四甲酸二酐类化合物、腈类化合物、硫酰二咪唑类化合物，电解液中氟代碳酸酯类化合物的含量占电解液总重量的1％～10％，环丁烷四甲酸二酐类化合物的含量占电解液总重量的0.5％～5％，腈类化合物的含量占1％～5％，硫酰二咪唑类化合物的含量占电解液总重量的0.5％～5％。

进一步地，所述氟代碳酸酯类化合物如通式I所示：

通式I：

其中，R₁、R₂分别独立选自氢元素、氟元素、烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基，并且R₁、R₂中的至少一个包含氟元素；

通式I所示化合物的含量占电解液总重量2％～8％。

进一步地，所述环丁烷四甲酸二酐类化合物如通式II所示：

通式II：

其中，R₃、R₄、R₅、R₆分别独立选自氢元素、氟元素、烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基的至少一种；

通式II所示化合物的含量占电解液总重量的1％～3％。

进一步地，所述腈类化合物如通式III、通式IV、通式V所示：

通式III：NCR₇CN；通式IV：通式V：

其中，R₇、R₈、R₉、R₁₀、R₁₁分别独立选自碳原子数1-10的烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基的至少一种；

通式III、通式IV、通式V所示化合物的含量占电解液总重量的1.5％～3％。