[发明专利]高电压锂离子电解液及其应用

说明书

本发明提供了一种高电压锂离子电解液及其应用，其中，电解液包括以下重量百分比组分：电解质锂盐5‑20wt％，溶剂70‑80wt％，硫醚类添加剂0.1‑10wt％，硅类添加剂0.1‑5wt％，其他成膜添加剂为0.1‑5wt％，所述硫醚类添加剂包括以下任意一种或是其中的几种的混合物，所述硅类添加剂包括以下任意一种或是其中的几种的混合物，通过本发明的技术方案，显著提高了锂离子电池的高温高压循环性能和电池容量。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体而言，涉及一种高电压锂离子电解液及其应用。

背景技术

锂离子电池作为新型绿色环保电池，具有比容量大、安全性好及循环寿命长等特点，这让其在航空航天、可穿戴与医疗电子设备、交通运输及国家安全等方面得到广泛应用。电解液是锂离子电池的重要组成部分，是连接电池正负极的桥梁，因此，电解液的性能能够很大程度上影响锂离子电池的性能，新型电解液的开发具有重要意义。

少量添加剂的加入能够显著改善电池的电导率、循环性能及安全性等，新型硅类添加剂在锂二次电解液的开发中成为国内外开发的重点。中国专利文献CN104752766B公开了一种电解液添加剂，结构式中含有三个硅基，分子量大，与电解液的相容性较差，而且高温储存性能较差。常用的硫醚类添加剂三氟甲基苯硫醚(PTS)虽然一定程度上提高了电池在高电压下的循环稳定性，然而电解液的高温高压循环性能、安全性能仍然有待改进。

因此，开发一种高电压锂离子电解液，改善电池的高温高压循环性能、安全性尤为重要。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种高电压锂离子电解液及其应用，显著提高锂离子电池的高温高压循环性能、存储性能，提升安全性。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的技术方案提供了一种高电压锂离子电解液，包括以下重量百分比组分：

电解质锂盐5-20wt％，溶剂70-80wt％，硫醚类添加剂0.1-10wt％，硅类添加剂0.1-5wt％，其他添加剂为0.1-5wt％，

所述硫醚类添加剂包括以下任意一种或是其中的几种的混合物，

所述硅类添加剂包括以下任意一种或是其中的几种的混合物，

在该技术方案中，硫醚类添加剂、硅类添加剂以及其他添加剂，共同促进成膜，其中，硫醚类添加剂能在正极材料表面形成致密、均匀的CEI膜，提高电极与电解液相界面膜的均匀性和稳定性，抑制电解液进一步氧化，有效阻止金属离子的溶解进而抑制电极表面副反应的发生，提高了电池在高电压下的循环稳定性，同时也能兼顾高容量硅碳负极，避免了负极材料体积膨胀造成固体电解质膜(SEI膜)反复“破裂-再生”导致的大量电解液消耗等问题。硅类添加剂，能大大提高电解液的耐电压性能，在高电压下不易分解，而且硅基化合物能消除锂盐水解产生的HF，抑制在电池充放电过程中气体的产生以及LiF在石墨负极的富集，同时硅基化合物在微量水的催化条件下在石墨负极表面形成具有Si-O-Si网状结构，抑制了溶剂对石墨负极的破坏。硫醚类添加剂和硅类添加剂协同作用，显著提高了锂离子电池的高温高压循环性能、存储性能和安全性。

在上述技术方案中，优选地，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂、二(三氟甲基磺酸酰)亚胺锂、双氟草酸硼酸锂中的任意一种或是其中的几种的混合物。

在上述任一项技术方案中，优选地，所述溶剂为碳酸二甲酯(DMC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲丙酯(MPC)、γ-丁内酯(GBL)、乙酸乙酯(EA)、四氢呋喃(THF)、氟苯(FB)及乙腈(AN)中的一种或几种组合。