[发明专利]一种含腈类化合物的电解液、其制备方法及锂二次电池

说明书

本发明公开了一种含腈类化合物的电解液、其制备方法及锂二次电池，属于锂电池技术领域。本发明公开的一种含腈类化合物的电解液，该腈类化合物的结构式为R‑O‑CH₂CH₂CN，其中R基团可为碳链为1‑10的烷基、取代烷基、氟代烷基；该电解液的制备方法为将锂盐溶解到该腈类化合物和氟代碳酸乙烯酯的混合溶剂中，其中所述电解液的锂盐浓度为1 mol/L，氟代碳酸乙烯酯与腈类化合物的体积比为1∶(2～9)；本发明还公开了使用该含腈类化合物电解液的锂二次电池，锂金属负极和高压正极在该含腈类化合物电解液体系中可分别表现出良好的循环性能和容量发挥。本发明的腈类化合物制备简单、对锂盐有较好的溶解性，用作锂二次电池电解液具有一定的应用前景。

技术领域：

本发明涉及一种含腈类化合物的电解液、其制备方法及锂二次电池，属于锂二次电池技术领域。

背景技术：

电解液作为锂二次电池的重要组成部分，对锂二次电池的各项性能具有十分重要的影响。传统的锂二次电池电解液多采用有机碳酸酯类作为溶剂，但该类溶剂应用到锂金属负极或高电压正极电池中会产生诸多问题。首先，有机碳酸酯类溶剂不能有效抑制锂枝晶的形成，并且其在锂金属表面不能形成稳定的固态电解质界面(SEI)膜，从而导致电池库伦效率低和存在安全隐患。其次，有机碳酸酯类溶剂的氧化分解电压为4.3V，当应用于4.5V高电压正极材料体系时，容易在电极表面发生氧化反应并产生气体，从而导致电解液干涸、电池内阻增大和电池内压剧增等问题。因此，开发一种新型的与锂金属负极和高电压正极相容的电解液具有十分重要的意义。

腈类化合物具有介电常数高、氧化分解电位高、不易燃和闪点高等优点，是锂二次电池高安全电解液的理想选择。但是，腈类化合物与锂金属之间存在剧烈的化学反应，会造成腈类溶剂分子的聚合、锂金属的溶解。另一方面，脂肪腈类化合物对商业锂盐六氟磷酸锂(LiPF₆)的溶解性有限，应用与腈类电解液中的锂盐大多为有较大体积的有机阴离子锂盐，如双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)。近期，专利(CN 201811534126.1)报道将脂肪类腈类或二腈类化合物熔融后复合高浓度锂盐制备锂金属负极用电解液，专利(CN202010389691.4)报道将氟取代的腈类化合物应用于高压电池体系的电解液中。

在此，我们提出一种含腈类化合物的电解液，该腈类化合物的结构式为R-O-CH₂CH₂CN，其中R基团可为碳链为1-10的烷基、取代烷基、氟代烷基；醚键的引入有助于提高锂盐的溶解性，与氟代碳酸乙烯酯混合后制备的电解液可使锂金属负极和高压正极分别表现出良好的循环性能和容量发挥。本发明的腈类化合物制备简单、对锂盐有较好的溶解性，用作锂二次电池电解液具有一定的应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种含腈类化合物的电解液、其制备方法及使用该电解液的锂二次电池。

本发明的目的在于提供一种腈类化合物电解液及其在锂金属负极和高压正极体系中的应用。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：一种含腈类化合物的电解液，其特征在于，该腈类化合物的结构式为R-O-CH₂CH₂CN，其中R基团可为碳链为1-10的烷基、取代烷基、氟代烷基。