[发明专利]一种含氟代烷基硼酸酯化合物的电解液及由该电解液组成的电池

说明书

本发明公开了一种含氟代烷基硼酸酯化合物的电解液及由该电解液组成的电池。所述电解液包括电解质，有机溶剂和如式Ⅰ所示的含氟代烷基硼酸酯化合物。本发明所述电解液通过添加式Ⅰ所示化合物，在电池中使用时，所得电池的多方面性能均得以提升，本发明所得电池中常温下3C放电率在3C充电率在79.5%以上，‑20℃下1C放电率在80.8%以上，常温循环800次3C充电/1C放电循环的容量保持率在82.6%以上，45℃高温3C充电/1C放电循环的800次容量保持率在81.8%以上，综合性能优异。

技术领域

本发明属于电化学储能技术领域，具体涉及一种含氟代烷基硼酸酯化合物的电解液及由该电解液组成的电池。

背景技术

目前，锂电池产业中所使用的有机电解质材料主要是烷基碳酸酯类化合物和LiPF₆锂盐体系，高温(60℃以上)下其性能大大下降，而如电动汽车用动力电池要求更高的工作温度范围(约为-30至80℃)；而且，烷基碳酸酯类有机电解质材料具有很高的可燃性，因此安全性存在巨大的隐患；尤其是在混合动力和全电汽车应用领域，长期循环问题和安全性是制约这些材料实际应用的重要因素。

电解液是锂离子电池的重要组成部分，它在正负极之间起着传输锂离子的作用。电池的安全性，充放电循环，工作温度范围和电池的充放电容量等都与电解液的电化学性能有重要的关系。电解液中传统的功能成分对于延长电池的使用寿命起到了关键的作用，但是对于延缓或抑制锂枝晶的产生没有长期有效的措施，这就极大的影响了电池的安全性能和充放电循环的使用寿命。

CN106033824B公开了含有三(三甲基硅基)硼酸酯的电解液，含有该电解液的高电压锂离子电池具有优异的常温循环性能、高温循环性能、高温存储性能和低温放电性能。然而这一物质的氧化电位较低，难以满足电池对4.3V以上电压下稳定充放电的需求。

电池对高能量密度的需求和高温高电压稳定性的要求越来越高，因此开发一种提高电池在4.3V以上电压下稳定循环的电解液至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氟代烷基硼酸酯化合物的电解液及由该电解液组成的电池。

一种含氟代烷基硼酸酯化合物的电解液，所述电解液包括电解质，有机溶剂和如式I所示的含氟代烷基硼酸酯化合物：

所述电解质包括XClO₄、XPF₆、XBF₄、XTFSI、XFSI、XBOB、XODFB，XCF₃SO₃或XAsF₆中的任意一种或至少两种的组合；其中，X为Li，Na或K。

所述有机溶剂包括碳酸酯、羧酸酯、氟代羧酸酯、丙酸酯、氟醚或芳香烃中的任意一种或至少两种的组合。

所述碳酸酯包括卤代碳酸酯和/或非卤代碳酸酯；所述非卤代碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的任意一种或至少两种的组合；所述卤代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、双氟碳酸丙烯酯、三氟代乙酸乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、4-三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、三氟丙酸甲酯、3,3,3-三氟代乙酸乙酯、2-三氟甲基苯甲酸甲酯、4,4,4-三氟丁酸乙酯或1,1,1,3,3,3-六氟异丙基丙烯酸酯中的任意一种或至少两种的组合。

所述羧酸酯包括卤代羧酸酯和/或非卤代羧酸酯；所述非卤代羧酸酯包括丁酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸异丙酯、丙酸丁酯、丙酸异丙酯、丁酸乙酯，丙酸甲酯、丙酸乙酯或丙酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合；所述卤代羧酸酯包括氟代丁酸丙酯、氟代乙酸丙酯、氟代乙酸异丙酯、氟代丙酸丁酯、氟代丙酸异丙酯、氟代丁酸乙酯，氟代丙酸甲酯、氟代丙酸乙酯或氟代丙酸丙酯中的任意一种或至少两种的组合。

所述氟醚为碳原子数为7个以下的氟醚。