本發(fā)明屬于電化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐高溫和高電壓的鋰離子電池電解液及鋰離子電池。

背景技術(shù)：

鋰離子電池作為目前商業(yè)化的最高效的儲能設(shè)備，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于移動電子設(shè)備中，但對于動力電池和大型儲能體系來說，其能量密度和安全性還有待進(jìn)一步提高。開發(fā)高電壓正極材料是發(fā)展高能量密度鋰離子電池的重要途徑之一。常規(guī)電解液在高電壓下容易與正極材料表面發(fā)生副反應(yīng)，影響高電壓正極材料性能的發(fā)揮。在常規(guī)電解液中使用正極成膜添加劑可以進(jìn)一步滿足高電壓材料的使用需求。這些添加劑的homo能量略高于電解液分子的homo能量，能夠先于電解液在正極表面成膜，有效的改善正極材料表面特性，從而減少因電解液與材料表面活性位的接觸而引起的電解液分解，不影響材料性能發(fā)揮，同時提高高電壓體系下電池的循環(huán)性能。

我們經(jīng)常會看到一些有關(guān)安全性問題的報(bào)道，頻頻有鋰離子二次電池爆炸起火的事情發(fā)生，其實(shí)這一直也是消費(fèi)者購買使用的一個比較大的顧慮。其中，使用狀態(tài)環(huán)境溫度高是引起電池安全性問題的因素之一。而上述提到的這些正極成膜添加劑有時候往往也能夠在電池高溫充放電的過程中起到較好的保護(hù)效果，大大提高電池的耐高溫性能。

現(xiàn)有技術(shù)中，如公開號為cn101165961a，公開日為2008-4-23的一種用于高壓鋰可再充電池的電解液和一種使用該電解液的高壓鋰可再充電池，該電解液包括非水有機(jī)溶劑；鋰鹽；和用作添加劑的鹵代聯(lián)苯與二鹵代甲苯的組合。含該電解液的電池的4.4v過充循環(huán)和安全性能較好，但是其高溫循環(huán)性能未知，并且，該電解液中需要采用鹵代聯(lián)苯與二鹵代甲苯的組合，使得原料成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐高溫和高電壓的鋰離子電池電解液及鋰離子電池。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種耐高溫和高電壓的鋰離子電池電解液，包括有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述的添加劑包括添加劑a，所述的添加劑a的質(zhì)量占所述的電解液總質(zhì)量的0.1％～20％，所述的添加劑a的結(jié)構(gòu)式為：

其中：r¹、r²、r³、r⁴、r⁵、r⁶、r⁷、r⁸、r⁹、r¹⁰獨(dú)立地選自氫或鹵素，所述的鹵素為f、cl或br。

優(yōu)選地，所述的添加劑a為(2-氟聯(lián)苯)或(2,4-二氟聯(lián)苯)。

優(yōu)選地，所述的添加劑a的質(zhì)量占所述的電解液總質(zhì)量的0.1％～2％。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的添加劑a的質(zhì)量占所述的電解液總質(zhì)量的1％～2％。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的添加劑a為(2-氟聯(lián)苯)時，所述的添加劑a的質(zhì)量占所述的電解液總質(zhì)量的1％。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的添加劑a為(2,4-二氟聯(lián)苯)時，所述的添加劑a的質(zhì)量占所述的電解液總質(zhì)量的2％。

優(yōu)選地，所述的有機(jī)溶劑為環(huán)狀酯和/或鏈狀酯的混合物，所述的環(huán)狀酯為選自碳酸乙烯酯(ec)、碳酸丙烯酯(pc)、γ-丁內(nèi)酯(gbl)、碳酸亞丁酯(bc)中的一種或多種的組合；所述的鏈狀酯為選自碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸二丙酯(dpc)、碳酸甲基乙基酯(emc)中的一種或多種的組合。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯(ec)和碳酸甲基乙基酯(emc)的混合物，其中，所述的碳酸乙烯酯(ec)和所述的碳酸甲基乙基酯(emc)的質(zhì)量比為1：0.8～1.2。

優(yōu)選地，所述的鋰鹽為lipf6(六氟磷酸鋰)、libf4(四氟硼酸鋰)、liasf6(六氟砷酸鋰)、liclo4(高氯酸鋰)、lin(so2cf3)2(二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰)、lin(so2c2f5)2(二(五氟乙基磺酰)亞胺鋰)、lifsi(二(氟磺酸酰)亞胺鋰)、liso3cf3(三氟甲基磺酸鋰)中的一種或多種，所述的鋰鹽的濃度為0.1～2mol/l。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的鋰鹽的濃度為0.9～1.2mol/l。

優(yōu)選地，所述的添加劑還包括其他添加劑，所述的其他添加劑占電解液總質(zhì)量的0.1～5％。

進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的其他添加劑為選自聯(lián)苯(bp)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亞乙烯酯(vc)、碳酸乙烯亞乙酯(vec)、1、3-丙磺酸內(nèi)酯(ps)、1、4-丁磺酸內(nèi)酯(bs)、1、3-(1-丙烯)磺內(nèi)酯(pst)、亞硫酸乙烯酯(esi)、硫酸乙烯酯(esa)中的一種或多種。

一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和電解液，所述的電解液為所述的耐高溫和高電壓的鋰離子電池電解液。

上述電解液可以廣泛用于4.2v及以上高電壓材料的鋰離子電池中。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過對電解液組成的改進(jìn)，使得該電解液可以用于4.35v及以上的材料體系，提高高電壓材料體系電池的循環(huán)性能；同時可以提高電池的60℃高溫循環(huán)，大大提高電解液的耐高溫性能。含有這種鋰離子電解液制備而得的鋰離子電池，同樣具備了這些優(yōu)點(diǎn)，完全可以滿足應(yīng)用的需要。且本發(fā)明的可操作性強(qiáng)、成本低。

附圖說明

附圖1為實(shí)施例1中4.35v的lco體系下添加不同含量的2-氟聯(lián)苯的電池循環(huán)曲線；

附圖2為實(shí)施例2中4.35v的lco體系下添加不同含量的2,4-二氟聯(lián)苯的電池循環(huán)曲線；

附圖3為實(shí)施例3中分別添加2％2-氟聯(lián)苯及2,4-二氟聯(lián)苯的4.2v電池60℃高溫循環(huán)曲線。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明：

實(shí)施例1：

在水份小于10ppm的氬氣手套箱中，配制鋰離子電池電解液，將鋰鹽lipf6溶于ec/emc(質(zhì)量比為1∶1)的混合溶劑中，其中l(wèi)ipf6的最終濃度為1mol/l，其他添加劑的添加種類為vc，占電解液總質(zhì)量的2％。將上述電解液平均分成4份，其中三份分別添加占電解液總質(zhì)量0.5％、1％或2％的2-氟聯(lián)苯，另一份不加，分別用這四種電解液制備1.9ah,4.35v的lco鋰離子電池，進(jìn)行常溫循環(huán)測試，測試電池放電容量和容量保持率。容量循環(huán)曲線如附圖1，容量保持率如表1所示。

表1

結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，與空白配方相比，2-氟聯(lián)苯的加入可以提高4.35v高電壓體系電池循環(huán)的容量保持率，其中1％的添加量下電池容量保持率最高，循環(huán)性能最好。

實(shí)施例2：

在水份小于10ppm的氬氣手套箱中，配制鋰離子電池電解液，將鋰鹽lipf6溶于ec/emc(質(zhì)量比為1∶1)的混合溶劑中，其中l(wèi)ipf6的最終濃度為1mol/l，其他添加劑的添加種類為vc，占電解液總質(zhì)量的2％。將上述電解液平均分成5份，其中四份分別添加占電解液總質(zhì)量0.5％、1％、2％、2.5％的2,4-二氟聯(lián)苯，另一份不加，分別用這五種電解液制備1.9ah,4.35v的lco鋰離子電池，進(jìn)行常溫循環(huán)測試，測試電池放電容量和容量保持率。容量循環(huán)曲線如附圖2，容量保持率如表2所示。

表2

結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，與空白配方相比，2,4-二氟聯(lián)苯的加入可以提高4.35v高電壓體系電池循環(huán)的容量保持率，其中2％的添加量下電池容量保持率最高，循環(huán)性能最好。

實(shí)施例3：

在充氬氣的手套箱中(h2o＜10ppm)配制鋰離子電池電解液，將鋰鹽lipf6溶于ec/emc(質(zhì)量比為1：1)的混合溶劑中，其中l(wèi)ipf6的最終濃度為1m，其他添加劑的添加種類為vc，占電解液總質(zhì)量的2％。將上述電解液平均分成三份，其中兩份分別添加占電解液總質(zhì)量2％的2-氟聯(lián)苯或2,4-二氟聯(lián)苯，另一份不加，分別用這三種電解液制備4.2v/1.3ahlco鋰離子電池，進(jìn)行60℃高溫循環(huán)測試，測試電池放電容量。容量循環(huán)曲線如附圖3所示。

結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)60℃高溫循環(huán)后，含有2％的2-氟聯(lián)苯及2,4-二氟聯(lián)苯的電池放電容量和容量保持率明顯高于未添加的電池，添加劑的加入有利于提高電池60℃高溫循環(huán)性能。

對比例1

在充氬氣的手套箱中(h2o＜10ppm)配制鋰離子電池電解液，將鋰鹽lipf6溶于ec/emc/dec(質(zhì)量比為1：1：1)的混合溶劑中，其中l(wèi)ipf6的最終濃度為1m，其他添加劑的添加種類為3,4-二氟甲苯，占電解液總質(zhì)量的2％。將上述電解液平均分成三份，其中兩份分別添加占電解液總質(zhì)量2％的2-氟聯(lián)苯及2,4-二氟聯(lián)苯，另一份不加，制備1.9ah,4.35v的lco鋰離子電池，進(jìn)行常溫循環(huán)測試，測試電池循環(huán)400周后的容量保持率。容量保持率如表3所示。

對比例2

在充氬氣的手套箱中(h2o＜10ppm)配制鋰離子電池電解液，將鋰鹽lipf6溶于ec/emc/dec(質(zhì)量比為1：1：1)的混合溶劑中，其中l(wèi)ipf6的最終濃度為1m，其他添加劑的添加種類為對二甲苯，占電解液總質(zhì)量的2％。將上述電解液平均分成三份，其中兩份分別添加占電解液總質(zhì)量2％的2-氟聯(lián)苯及2,4-二氟聯(lián)苯，另一份不加，制備1.9ah,4.35v的lco鋰離子電池，進(jìn)行常溫循環(huán)測試，測試電池循環(huán)400周后的容量保持率。容量保持率如表3所示。

表3

上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。