[发明专利]一种适用于锂电池的富氟碳酸酯基电解液及制备方法

说明书

本发明属于锂电池电解液制备技术领域，具体公开了一种适用于锂电池的富氟碳酸酯基电解液及制备方法。本发明公开了一种由含氟锂盐、氟代非水有机溶剂和功能性添加剂组成的富氟碳酸酯基电解液，所述含氟锂盐选自六氟磷酸锂和/或双氟磺酰亚胺锂，氟代非水有机溶剂包括氟代碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯和1,1,2,2‑四氟乙基‑2,2,3,3‑四氟丙基醚的混合物中的一种或几种，功能性添加剂选自碳酸亚乙烯酯和/或三(三甲基硅烷)磷酸酯。本发明通过对各原料的限定，保证了富氟碳酸酯基电解液的阻燃性能和稳定性，避免了锂枝晶的生长，降低了电解液的制备成本。

技术领域

本发明涉及锂电池电解液制备技术领域，尤其涉及一种适用于锂电池的富氟碳酸酯基电解液及制备方法。

背景技术

将锂金属作为电池负极与高容量/高压正极组合在一起的锂电池被认为是新一代高能密度电池系统的理想答案。电解液是锂电池不可缺少的组成部分。通常来说，电解液的物化性质可以通过对电解液组分(盐、溶剂、添加剂)的比例及浓度等的调控来进行优化。使用传统碳酸酯类作电解液时，锂金属电池负极不仅会面临锂枝晶生长严重的问题，还会与电解液间发生严重的副反应，这对电池的安全性与使用寿命造成了非常不利的影响。此外，传统碳酸酯类电解液的氧化稳定性较差，不适用于高电压锂金属电池。对电解液进行改性是解决这一问题的有效方法。

使用氟化溶剂替代传统溶剂能够有效提升锂金属电池的电化学性能，经氟元素取代后的有机溶剂常展现出更强的抗氧化性、更高的闪点以及更低的熔点。与此同时，研究表明氟化溶剂有利于在电池的电极界面处衍生出富含LiF的固液界面膜。除使用氟化溶剂外，增加含氟锂盐的浓度不仅能够降低电解液中自由溶剂的数量，增加电解液体系的稳定性，还能使锂盐阴离子主导富无机物的固液界面层的形成，有效提高锂电池的电化学性能。然而不足的是氟代有机物目前的价格高于商用电解液，开发物美价廉的氟代有机物具有挑战。

因此，如何提供一种适用于锂电池的富氟碳酸酯基电解液及制备方法，开发低价的氟代有机物，降低高电压锂金属电池电解液的制备成本是本领域亟待解决的难题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种适用于锂电池的富氟碳酸酯基电解液及制备方法，避免了电解液对锂金属电池电化学性能的限制，解决了高电压锂金属电池电解液制备成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种适用于锂电池的富氟碳酸酯基电解液，所述电解液由含氟锂盐、氟代非水有机溶剂和功能性添加剂组成；

所述氟代非水有机溶剂为氟代碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯和 1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚中的一种或几种。

优选的，所述含氟锂盐包括六氟磷酸锂和/或双氟磺酰亚胺锂。

优选的，所述电解液中六氟磷酸锂的浓度为1.0～1.2mol/L；所述电解液中双氟磺酰亚胺锂的浓度为0.5～2.34mol/kg。

优选的，当氟代非水有机溶剂为氟代碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚的混合物时，氟代碳酸乙烯酯、三氟乙基甲基碳酸酯和1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚的质量比为1～3： 1～7：1～3。

优选的，所述功能性添加剂为碳酸亚乙烯酯和三(三甲基硅烷)磷酸酯中的一种或几种。

优选的，所述电解液中功能性添加剂的体积浓度为1～7％。

本发明的另一目的是提供一种适用于锂电池的富氟碳酸酯基电解液的制备方法，包括以下步骤：

先将含氟锂盐与氟代非水有机溶剂混合，然后加入功能性添加剂搅拌至均一透明，得到富氟碳酸酯基电解液。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：