[发明专利]一种电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，添加剂的质量百分比为1wt％‑10wt％，所述添加剂为五氟苯基硼酸或五氟苯乙烯。锂盐浓度为0.8‑1.2M。本发明还公开了上述电池电解液的锂离子电池。本发明采用上述电池电解液及锂离子电池，能够解决现有的电解液抗氧化性能弱，易氧化分解的问题；具有更高的库伦效率和更高的电容保持率，也提高了锂离子电池的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种电池电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池逐渐替代铅酸电池、镍镉电池成为新一代高能量密度可充电电池。然而，当前的锂离子电池的能量密度依然不能完全满足现代化动力设备的需求。

镍钴锰三元层状金属氧化物正极(LiNi_1-x-yCo_xMn_yO₂)凭借高理论比容量(250mAh/g)以及高工作电压成为研究热点，由于商业化石墨负极材料的理论比容量(372mAh/g)远高于当前正极材料理论比容量，因此，正极材料的储锂能力是影响当前电池充放电容量的关键因素。

提高充电截止电压理论上可以提升电池的有效容量，当前商用电解液的主要成分为碳酸酯，其抗氧化性能弱。当电池工作电压提升至4.5V(vs Li/Li⁺)及以上电解液会发生氧化分解，导致副反应加剧产生CO₂、H₂O等产物，进而导致电池内阻增加。并且，Li⁺在层状结构中的过度脱嵌会引起晶体结构不稳定，Li⁺的脱出导致高氧化性Ni⁴⁺增多以进行电荷补偿，使得电解液在电极表面发生分解，并且电解液中的H⁺攻击正极材料表面引起过渡金属离子溶出，导致界面非均相化学反应的发生。现有的电解液在高电压的作用下稳定下较差，无法有效的提高电池的有效容量。

通过对电解液的设计优化维持正极材料界面稳定是解决上述问题的有效解决方法之一，作用机理包含两种：用吸电子基团取代溶剂分子，从而降低其最高占据轨道，提高电解液在高截止电压下的稳定性；另一类是自牺牲式添加剂，其形成钝化的CEI膜(正极材料电解质界面膜)可降低电解液与正极表面活性位点的接触。砜类添加剂、腈类添加剂等功能型添加剂都可以使锂离子电池电解液具备更高的电化学稳定窗口，但是砜类添加剂熔点高、粘度大；腈类添加剂离子电导率较低，与负极兼容性差；因此也不能有效的解决电解液易氧化分解的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电池电解液，解决现有的电解液抗氧化性能弱，易氧化分解的问题。本发明的另一个目的是提供一种含有上述电解液的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明提供了一种电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，添加剂的质量百分比为1wt％-10wt％，所述添加剂为五氟苯基硼酸或五氟苯乙烯；

五氟苯基硼酸R₁的结构式为：五氟苯乙烯R₂的结构式为：

优选的，所述锂盐为LiClO₄、LiBF₄、LiAsF₆、LiPF₆中的一种或几种的混合物。

优选的，所述锂盐为LiPF₆。

优选的，所述锂盐浓度为0.8-1.2M。

优选的，所述非水有机溶剂为环状碳酸酯和链状碳酸酯的混合物，环状碳酸酯和链状碳酸酯的体积比为3:7-7:3；环状碳酸酯为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯或碳酸丁烯酯的一种或几种的混合物，链状碳酸酯为碳酸二甲酯、碳酸二乙酯或碳酸甲乙酯中的一种或几种的混合物。

采用上述电池电解液制备的锂离子电池，包括电池正极外壳、电池负极外壳、正极材料、负极材料、隔膜和电解液。