非水電解液與鋰離子電池的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種非水電解液與鋰離子電池，該非水電解液包括溶劑、鋰鹽與添加劑；所述溶劑為氟代碳酸酯溶劑與碳酸酯溶劑；所述添加劑為含氟醚和/或含氟羧酸酯。與現(xiàn)有非水電解液相比，本發(fā)明采用氟代碳酸酯溶劑為基礎(chǔ)溶劑，從而提高了非水電解液的抗氧化性、改善了電解液的離子電導(dǎo)率、降低了非水電解液的可燃性，并且氟代碳酸酯的熔點(diǎn)比碳酸酯溶劑低，從而拓寬了鋰離子電池的工作溫度，提高了電池的低溫性能；同時(shí)，本發(fā)明在非水電解液中添加了含氟醚和/或含氟碳酸酯作為添加劑，由于含氟醚與含氟羧酸酯的還原電位較高，優(yōu)先在負(fù)極的表面被還原，改善了SEI膜的組成，從而改善了非水電解液的成膜性能。
【專利說(shuō)明】非水電解液與鋰離子電池
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于鋰離子電池【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及非水電解液與鋰離子電池。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的實(shí)用化二次電池系統(tǒng)中，鋰離子電池因具有比能量高、比功率大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)、自放電小等顯著優(yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期以來(lái)一直牢牢占據(jù)著移動(dòng)通訊、手提電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子產(chǎn)品的市場(chǎng)，并被認(rèn)為是今后新能源動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池的首選。
[0003]目前，商品化鋰離子電池所采用的電解液由有機(jī)溶劑以及溶于其中的LiPF6所組成。其中，有機(jī)溶劑通常是以介電常數(shù)大的碳酸乙烯酯(EC)為基礎(chǔ)的二元或三元混合溶齊U，鏈狀碳酸酯(DMC、DEC或EMC)、羧酸酯或醚類為共溶劑。這些常用溶劑具有電導(dǎo)率高、與鋰鹽的溶解性好、且能夠在正負(fù)極形成穩(wěn)定的SEI膜等特點(diǎn)，因而被認(rèn)為是電解液體系溶劑的最佳選擇。然而，隨著高電壓正極材料LiNia5Mnh5CV LiMPO4 (M = Mn、Co、V)等的開發(fā)，它們的充電截止電壓均在4.7V以上，而傳統(tǒng)的有機(jī)溶劑在電位達(dá)到4.5V時(shí)，會(huì)在高氧化活性的正極材料表面發(fā)生不可逆的氧化分解，并且其也存在沸點(diǎn)低、閃點(diǎn)低、易燃燒等問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了高電壓鋰離子電池的開發(fā)與應(yīng)用。
[0004]為了改善高電壓鋰離子電池正極的循環(huán)穩(wěn)定性，就電解液方面而言，研究者們從添加劑、抗氧化性溶劑兩個(gè)方面開展了大量的工作。一方面，在電解液中加入少量的添加齊U，改善正極界面膜的組成，有效抑制電解液溶劑在充電態(tài)正極表面的氧化分解，然而，在電池充電末期，局部的電壓極化不均勻很可能在局部區(qū)域產(chǎn)生過(guò)高的過(guò)電位，不可避免地電解液溶劑仍然會(huì)發(fā)生氧化分解，導(dǎo)致電池循環(huán)性能的嚴(yán)重惡化。另一方面，尋找抗氧化性溶劑，目前研究最多的抗氧化性溶劑主要包括二腈類、砜類和離子液體，從現(xiàn)在的研究進(jìn)展來(lái)看，它們雖然具有抗氧化性好的特點(diǎn)，但存在的最主要問(wèn)題是，與石墨類碳負(fù)極兼容性差，導(dǎo)致電池的充放電庫(kù)倫效率低，限制了其在實(shí)際鋰離子電池體系中的應(yīng)用

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種非水電解液與鋰離子電池，該非水電解液的抗氧化性較好。
[0006]本發(fā)明提供了一種非水電解液，包括:溶劑、鋰鹽與添加劑；所述溶劑為氟代碳酸酯溶劑與碳酸酯溶劑；所述添加劑為含氟醚和/或含氟羧酸酯。
[0007]優(yōu)選的，所述氟代碳酸酯溶劑選自氟代碳酸乙烯酯、雙氟代碳酸乙烯酯與三氟代碳酸丙烯酯中的一種或多種。
[0008]優(yōu)選的，所述氟代碳酸酯溶劑與溶劑的體積比大于或等于50%。
[0009]優(yōu)選的，所述碳酸酯溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯與碳酸甲乙酯中的一種或多種。
[0010]優(yōu)選的，所述添加劑的質(zhì)量為非水電解液質(zhì)量的0.005%?10%。
[0011]優(yōu)選的，所述含氟醚為式(I)所示的化合物:[0012]
【權(quán)利要求】
1.一種非水電解液，其特征在于，包括:溶劑、鋰鹽與添加劑；所述溶劑為氟代碳酸酯溶劑與碳酸酯溶劑；所述添加劑為含氟醚和/或含氟羧酸酯。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述氟代碳酸酯溶劑選自氟代碳酸乙烯酯、雙氟代碳酸乙烯酯與三氟代碳酸丙烯酯中的一種或多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述氟代碳酸酯溶劑與溶劑的體積比大于或等于50%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述碳酸酯溶劑選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯與碳酸甲乙酯中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述添加劑的質(zhì)量為非水電解液質(zhì)量的0.005%~10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述含氟醚為式(I)所示的化合物:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述含氟羧酸酯為式(II)所示的化合物:
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述鋰鹽的濃度為0.5~3mol/L。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非水電解液，其特征在于，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰與雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或多種。
10.一種鋰離子電池，其特征在于，包括權(quán)利要求1~9任意一項(xiàng)所述的非水電解液。
【文檔編號(hào)】H01M10/0525GK103972588SQ201410214408
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】夏蘭, 夏永高, 劉兆平 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所