本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用高壓型電解液，能夠有效改善鋰離子電池高壓條件下的循環(huán)性能。

背景技術(shù)：

隨著智能電子設(shè)備的普及，人們對設(shè)備電池的容量要求也越來越高。經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)具備規(guī)?；a(chǎn)工作電壓在4.35-5V的正極材料。由于目前商用電解液主要是以碳酸乙烯酯(EC)等為主的碳酸酯類電解液，在高壓條件下，由于陰極材料活性的增加，電解液容易發(fā)生氧化還原等分解反應(yīng)，使電池鼓脹，導(dǎo)致電池的性能惡化，容量迅速衰減。所以必須開發(fā)與高電壓正極材料相匹配的高電壓型電解液，才能使高電壓材料真正得到應(yīng)用。因此，為了滿足高電壓電池的使用要求，確有必要開發(fā)出一種新型的鋰離子電池電解液，以改善鋰離子電池在高電壓條件下的循環(huán)性能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種具有改善鋰離子電池高壓條件下循環(huán)性能的電解液。該電解液應(yīng)用于最高工作電壓在5V的鋰離子電池。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種鋰離子電池用電解液，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和電解液添加劑，其中所述電解液添加劑含有2種添加劑，第1種添加劑為氟代磷腈；第2種添加劑為雙砜基化合物。

根據(jù)本發(fā)明，所述第1種添加劑氟代磷腈的結(jié)構(gòu)如下式(1)所定義：

其中，R任選為：C_1-6直鏈或支鏈烷基、苯基，所述C_1-6直鏈或支鏈烷基或苯基可被氟原子取代。

根據(jù)本發(fā)明，所述C_1-6直鏈或支鏈烷基或苯基可被氟原子取代，是指其中的氫原子被氟原子部分或全部取代。

根據(jù)本發(fā)明，所述的第1種添加劑優(yōu)選為甲氧基五氟環(huán)三磷腈、乙氧基五氟環(huán)三磷腈、丙氧基五氟環(huán)三磷腈、丁氧基五氟環(huán)三磷腈、異丙氧基五氟環(huán)三磷腈、異丁氧基五氟環(huán)三磷腈、2，2，2－－三氟乙氧基五氟環(huán)三磷腈、苯氧基五氟環(huán)三磷腈、4－－氟苯氧基五氟環(huán)三磷腈中的一種、或二種及二種以上按任意比例混合的混合物。

根據(jù)本發(fā)明，所述的第1種添加劑在電解液中的含量優(yōu)選為0.5-15wt％，更優(yōu)選0.5-5wt％。

根據(jù)本發(fā)明，所述第2種添加劑雙砜基化合物的結(jié)構(gòu)如下式(2)所定義：

其中，R₁、R₂相同或不同，獨(dú)立的選自C_1-8直鏈或支鏈烷基或鹵素(例如氟)取代的C_1-8直連或支鏈烷基，n為1，2，3。

根據(jù)本發(fā)明，所述的第2種添加劑優(yōu)選為二甲砜基甲烷、二甲砜基乙烷、二(三氟甲砜基)甲烷、二(三氟甲砜基)乙烷中的一種、或兩種及兩種以上按任意比例混合的混合物。

根據(jù)本發(fā)明，所述第2種添加劑在電解液中的含量優(yōu)選為0.05-5wt％，更優(yōu)選0.1-2wt％。

根據(jù)本發(fā)明，所述有機(jī)溶劑為非水有機(jī)溶劑，可選自碳酸乙烯酯、碳酸乙丙酯、碳酸二乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯中的一種或多種，優(yōu)選的，所述有機(jī)溶劑為上述溶劑中的任意兩種或三種，更優(yōu)選為碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二甲酯(DMC)的二者混合物，碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)的二者混合物，或者碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)三者混合物。

根據(jù)本發(fā)明，所述鋰鹽可選自LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiAsF₆、LiBOB(二 草酸硼酸鋰)、LiDFOB(二氟草酸硼酸鋰)中的任意一種或多種。

根據(jù)本發(fā)明，所述的電解液可以應(yīng)用于最高工作電壓在5.0V的鋰離子電池中。

本發(fā)明還提供一種制備所述鋰離子電池用電解液的方法，包括：將有機(jī)溶劑、鋰鹽和電解液添加劑進(jìn)行混合，其中所述電解液添加劑含有2種添加劑，第1種添加劑為氟代磷腈；第2種添加劑為雙砜基化合物。

本發(fā)明還提供了一種上述鋰離子電池用電解液的用途，其用于鋰離子電池。特別的，用于最高工作電壓在5.0V的鋰離子電池中。

根據(jù)本發(fā)明，所述鋰離子電池為Li-Ni-Mn系，優(yōu)選為LiNi_0.5Mn_1.5O₄型。

進(jìn)一步的，本發(fā)明還提供了一種鋰離子電池，其包括正極片、負(fù)極片、隔離膜，以及電解液，其中，所述電解液為本發(fā)明所述的鋰離子電池用電解液。

本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果：本發(fā)明配制了一種具有良好循環(huán)性能的高電壓用鋰離子電池電解液，氟代磷腈添加劑具有高的電化學(xué)穩(wěn)定性，雙砜基化合物可在正極表面形成穩(wěn)定的SEI膜，從而阻止電解液在電極表面的氧化分解。通過氟代磷腈以及雙砜基化合物之間的協(xié)同作用，使制備的電解液具有耐高壓性能，具有優(yōu)良的高電壓循環(huán)壽命，同時可顯著提高電池的首輪充放電效率，可使首輪效率超過95％。

附圖說明

圖1是由對比例1的電解液制備的鋰離子電池在常溫循環(huán)0.5C充電至5.0V，再0.5C放電時的循環(huán)性能圖。

圖2是由對比例2的電解液制備的鋰離子電池在常溫循環(huán)0.5C充電至5.0V，再0.5C放電時的循環(huán)性能圖。

圖3是由對比例3的電解液制備的鋰離子電池在常溫循環(huán)0.5C充電至5.0V，再0.5C放電時的循環(huán)性能圖。

圖4是由實(shí)施例1的電解液制備的鋰離子電池在常溫循環(huán)0.5C充電至5.0V，再0.5C放電時的循環(huán)性能圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明通過下述實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。但本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，下述實(shí)施例不是對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)和變化，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

對比例1

在充滿氬氣的手套箱(水分<1ppm，氧分<1ppm)中，將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)按質(zhì)量比1:1:1混合，配成1mol/L的LiPF6電解液，攪拌均勻后得到對比例1的鋰離子電池電解液。

對比例2

在充滿氬氣的手套箱(水分<1ppm，氧分<1ppm)中，將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)按質(zhì)量比1:1:1混合，配成1mol/L的LiPF6電解液，加入2wt％乙氧基五氟環(huán)三磷腈，攪拌均勻后得到對比例2的鋰離子電池電解液。

對比例3

在充滿氬氣的手套箱(水分<1ppm，氧分<1ppm)中，將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)按質(zhì)量比1:1:1混合，配成1mol/L的LiPF6電解液，加入0.5wt％二甲砜基甲烷，攪拌均勻后得到對比例3的鋰離子電池電解液。

實(shí)施例1

在充滿氬氣的手套箱(水分<1ppm，氧分<1ppm)中，將碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲乙酯(EMC)按質(zhì)量比1:1:1混合，配成1mol/L的LiPF6電解液。最后依次加入0.5wt％二甲砜基甲烷，2wt％乙氧基五氟環(huán)三磷腈，攪拌均勻后得到實(shí)施例1的鋰離子電池電解液。

對實(shí)施例1和對比例1-3中制備的電解液組裝成的電池進(jìn)行電化學(xué)性能測試：

組裝電池型號為CR2025扣式電池進(jìn)行電池的充放電測試。使用LiNi_0.5Mn_1.5O₄作為正極，Li作為負(fù)極，Celgard2325作為隔膜，組裝成LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li半電池，在高壓(5V)條件下，對LiNi_0.5Mn_1.5O₄/Li半電池進(jìn)行0.5C電流倍率循環(huán)充放電測試。測試結(jié)果如圖1-4所示。

圖1-4為LiNi_0.5Mn_1.5O₄正極材料在不同電解液中的性能測試。結(jié)果顯示，含有兩種添加劑的電解液(實(shí)施例1)首效顯著提高，經(jīng)過150圈0.5C倍率充放電循環(huán)后，含有兩種添加劑的電解液(實(shí)施例1)的鋰電池容量保持率達(dá)到96.4％，優(yōu)于含單種添加劑的電解液電池(對比例2、對比例3)，其容量分別為82.6％和89.5％，而未含添加劑的電解液(對比例1)的鋰電池為81.2％，容量保持率提高了15％以上。