[发明专利]电解液及其应用

说明书

本发明提供了一种电解液及其应用，所述电解液包括含有羰基的氟代羧酸酯，其结构通式为：R₁‑COO‑CF_x‑R₂；其中，x为1至3，R₁包括含有至少一个羰基的不饱和烃基，R₂包括烃基取代基。本发明通过采用含有羰基的氟代羧酸酯作为电解液的溶剂，避免常规碳酸酯类溶剂因凝固点高而导致电池低温性能差的问题，利用含羰基氟代羧酸酯的较低的熔点，能够提高电解液在低温下的离子电导率，提升电池在低温和高电压下的循环稳定性。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及一种电解液，尤其涉及一种电解液及其应用。

背景技术

随着锂离子电池应用范围的日渐扩大，尤其是在电动车、航空航天和军工领域的应用，对电池的低温充放电性能有了更高的要求。然而，提高锂离子电池在低温下的能量存储性能和循环稳定性还存在很多技术性难题。其中，碳酸酯基商业电解液在低温下易凝固且阻抗高，限制了锂离子电池在低温电动汽车领域的进一步应用，因此电解液优化成为改善锂离子电池低温性能的研究热点之一。

现有碳酸酯基商业电解液主要由碳酸酯类溶剂和六氟磷酸锂组成，碳酸酯溶剂凝固点较高，低温下易凝固且氧化稳定性也比较差，生成的电极-电解液界面钝化膜阻抗高，稳定性差且不利于长循环。

基于以上研究，需要提供一种电解液，所述电解液具有较好的低温性能，在低温条件下具有较好的循环稳定性，并且有利于高电压下的稳定循环。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解液及其应用，尤其提供一种低温电解液及其应用，所述电解液采用氟代溶剂，并包含具有较低熔点的多羰基氟代羧酸酯，能够提升电池的低温循环性能，且所述多羰基氟代羧酸酯的氧化稳定性较高，有利于高电压下的稳定循环性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种电解液，所述电解液包括含有羰基的氟代羧酸酯，其结构通式为：R₁-COO-CF_x-R₂；

其中，x为1至3，R₁包括含有至少一个羰基的不饱和烃基，R₂包括烃基取代基。

本发明通过采用含有羰基的氟代羧酸酯作为溶剂，避免常规碳酸酯类溶剂因凝固点高而导致电池低温性能差的问题，采用的含羰基氟代羧酸酯具有较低的熔点，能够提高电解液在低温下的离子电导率，提升电池在高电压下的循环稳定性能；另一方面，含羰基氟代羧酸酯除了能形成富含LiF的负极-电解液界面膜(SEI膜)，还有助于生成富含Li₃N的SEI膜，能够进一步提升负极循环可逆性。

本发明所述电解液的熔点为-150℃至0℃，例如可以是-150℃、-130℃、-100℃、-80℃、-50℃、-30℃、-10℃或0℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

本发明所述含羰基氟代羧酸酯的熔点为-150℃至-20℃，例如可以是-150℃、-130℃、-100℃、-80℃、-50℃、-30℃、或-20℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

所述x为1至3，例如可以是1、2或3。

所述R₁包括含有至少一个羰基的不饱和烃基，例如可以是一个、两个、三个或四个，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的整数数值同样适用。

所述R₂包括烃基取代基，例如可以是甲基、乙基、烯丙基或乙烯基中的任意一种。

优选地，所述R₁的碳原子个数为2至10，例如可以是2、3、4、5、6、7、8、9或10，不饱和度为1至4，例如可以是1、2、3或4。