[发明专利]一种电解液及含有该电解液的二次锂电池和电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解液及含有该电解液的二次锂电池和电容器，更具体地涉及一种非水有机溶剂类电解液及采用该类电解液的锂二次电池与电化学电容器。 

背景技术

锂二次电池作为一种新型的化学能源，其具有能量密度大，工作电压高，循环寿命长，原材料资源丰富，以及对环境友好等特点，已被广泛应用于人们的生产生活中。锂二次电池主要由正极，负极和起传导锂离子作用的电解液组成，它们直接影响着锂二次电池的性能。 

目前，商业化二次锂电池和电化学电容器电解质主要由有机碳酸酯（如碳酸二甲酯（DMC），碳酸二乙酯（DEC），乙烯碳酸酯（EC）等）和导电锂盐（主要是六氟磷酸锂（LiPF₆））组成。但是LiPF₆存在诸多的缺点，例如热稳定性及化学稳定性差，低温电导率低等。因此，寻找可替代LiPF₆的新型锂盐成为当今电解液领域的重要课题。 

自1999年法国的M.Armand提出一类新型的锂盐：氟磺酰亚胺锂，尤其是该类锂盐中的双（氟磺酰）亚胺锂（Li[N(SO₂F)₂]，LiFSI）以来，该锂盐以其在有机非水溶剂中优良的溶解性，高的离子电导率和锂离子迁移数，宽的电化学窗口和与常规活性电极材料较好的相容性等优点,得到越来越多的重视，该锂盐及含有该盐的电解液比LiPF₆体系的锂盐和电解液有更好的化学稳定性以及热稳定性，成为最有希望替代目前商用电解液LiPF₆体系的锂盐和电解液之一。 

然而，以双（氟磺酰）亚胺锂（LiFSI）为代表的氟磺酰亚胺锂存在着一个严重的缺点：在二次锂电池和电化学电容器的充放电过程中，在高于一定的电压时，含有该盐的电解液体系对二次锂电池和电化学电容器中常见的各类集流体都存在严重的腐蚀现象，尤其是该类型的盐所组成的电解液体系对最为普遍的阴极集流体铝箔的腐蚀难以避免，严重影响了目前唯 一可商业化应用的离子电池即二次锂电池和电化学电容器的循环寿命和效率，限制了该类型锂所组成的电解液的广泛应用。目前，针对以LiFSI为代表的氟磺酰亚胺锂对集流体的腐蚀，急需一种解决的方法。 

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种含有氟磺酰亚胺锂的电解液，能够防止氟磺酰亚胺锂对集流体（尤其是对阴极集流体铝箔）的腐蚀，且有助于电解液在电极材料表面形成优良固体电解质相界面（solid electrolyte inerface）或简称（SEI膜）。 

本发明提供一种电解液，包括： 

有机溶剂； 

导电锂盐，至少含有双氟磺酰亚胺锂； 

MTES和LiFNFSI或者二者之一。 

根据本发明提供的电解液，其中氟磺酰亚胺锂包括LiFSI。 

根据本发明提供的电解液，其中MTES的浓度为1×10^-6-0.5摩尔/升。 

根据本发明提供的电解液，其中MTES的浓度为0.0001-0.5摩尔/升。 

根据本发明提供的电解液，其中LiFNFSI的浓度为1×10^-6-2摩尔/升。 

根据本发明提供的电解液，其中LiFNFSI的浓度为0.0001-0.5摩尔/升。 

根据本发明提供的电解液，还包括其他锂盐，所述其他锂盐选自双(三氟甲基磺酰)亚胺锂、（氟磺酰）（三氟甲基磺酰）亚胺锂、（氟磺酰）（五氟乙基磺酰）亚胺锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、高氯酸锂、六氟砷酸锂中的一种或者多种的混合。 

本发明还提供一种SEI成膜添加剂，包括MTES和LiFNFSI或者二者之一。 

本发明还提供一种锂电池，其特征在于包括如权利要求1-8所述的电解液。 

本发明还提供一种电容器，其特征在于包括如权利要求1-8所述的电解液。 

本发明所采用的成分不仅可以使得含有氟磺酰亚胺锂的电解液不仅对锂电池和电化学电容器中常见的集流体不产生腐蚀，还具有能增强与电极材料相容性的作用，且能在电极材料表面形成稳定的SEI膜，从而提高 电池的循环性能。此添加剂还可以在不含有氟磺酰亚胺锂的锂离子电池电解液中。 

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中： 

图1为使用实施例3制得的电解液A1得到的循环伏安测试曲线； 

图2为使用对比例1制得的电解液C1得到的循环伏安测试曲线；