一種高電壓鋰離子電池電解液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于化學(xué)材料技術(shù)領(lǐng)域；涉及一種用于裡離子電池的電解液。
【背景技術(shù)】
[0002] 裡離子電池因具有工作電壓高、能量密度大、自放電率低、無(wú)記憶效應(yīng)、循環(huán)壽命 長(zhǎng)和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，包括各種便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)汽 車(chē)等。決定裡離子電池能量密度、功率密度和成本的主要因素是正極材料，其中能量密度通 過(guò)電壓和容量?jī)蓚€(gè)參數(shù)表征，具有高電壓和大容量的電池正極材料是未來(lái)更小更輕電池的 發(fā)展方向，例如使用LiNi。.gMni.典和LiCoP〇4等作為高電壓正極材料的裡離子電池的放電 電壓可高達(dá)5V左右，進(jìn)一步拓寬了其在大功率電氣設(shè)備(尤其是電動(dòng)汽車(chē)）上的使用。
[0003] 當(dāng)前應(yīng)用于商品化裡離子電池的液體電解液一般W六氣磯酸裡（LiPF6)作為導(dǎo) 電鹽，W高粘度、高介電常數(shù)的碳酸己帰醋（EC)、碳酸丙帰醋（PC)與低粘度、低介電常數(shù)的 碳酸二甲醋（DMC)、碳酸二己醋（DEC)、或甲基己基碳酸醋（EMC)構(gòu)成的混合物為溶劑。雖然 此種液體電解液獲得了廣泛應(yīng)用，但存在W下缺陷，阻礙了其在高電壓裡離子電池中的應(yīng) 用；（l)LiPFe熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較差，特別是在低溫下易發(fā)生晶析或固化、黏度增加， 導(dǎo)致電導(dǎo)率急劇下降、電解質(zhì)與電極的界面阻抗迅速增加，從而致使電池不能工作；（2)當(dāng) 體系電壓高于4. 5V時(shí)，常規(guī)碳酸醋基電解液溶劑如EC會(huì)發(fā)生分解從而造成電池性能下降。
[0004] 因此需要開(kāi)發(fā)一種新的適用于高電壓裡離子電池的液體電解液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種適用于高電壓裡離子的電池電解液。
[0006] 為達(dá)到發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0007] -種用于高電壓裡離子的電池電解液，其特征在于：
[0008] 所述電解液含有五種成份；（A)含氣賴(lài)醜亞胺裡、（B)其他裡鹽、（C)氣代有機(jī)溶 劑、（D)碳酸醋類(lèi)和/或離類(lèi)有機(jī)溶劑和（E)其他功能添加劑；
[000引其中；所述含氣賴(lài)醜亞胺裡在電解液中的摩爾濃度為0.001~2摩爾/升，所述其 它裡鹽在電解液中的摩爾濃度為0~2摩爾/升，所述氣代有機(jī)溶劑在電解液中的質(zhì)量分 數(shù)為10~70% ;
[0010] 所述氣代有機(jī)溶劑選自C1-C20氣代碳酸醋、C1-C20氣代駿酸醋和C1-C20氣代離 中的一種、兩種或H種W上組合；
[0011] 所述含氣賴(lài)醜亞胺裡為離子型化合物，其陽(yáng)離子為裡離子，其陰離子具有如下結(jié) 構(gòu)式（I);
[0012]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于： 所述電解液含有五種成份：（A)含氟磺酰亞胺鋰、（B)其他鋰鹽、（C)氟代有機(jī)溶劑、（D) 碳酸酯類(lèi)和/或醚類(lèi)有機(jī)溶劑和（E)其他功能添加劑； 其中：所述含氟磺酰亞胺鋰在電解液中的摩爾濃度為〇. OOl~2摩爾/升，所述其它鋰 鹽在電解液中的摩爾濃度為〇~2摩爾/升，所述氟代有機(jī)溶劑在電解液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 10 ~70% ; 所述氟代有機(jī)溶劑選自C1-C20氟代碳酸酯、C1-C20氟代羧酸酯和C1-C20氟代醚中的 一種、兩種或三種以上組合； 所述含氟磺酰亞胺鋰為離子型化合物，其陽(yáng)離子為鋰離子，其陰離子具有如下結(jié)構(gòu)式
(I)： 其中：R1、R2獨(dú)立地選目因系、Ui-UiU阮運(yùn)i、Ui-UiU阮氧1運(yùn)i、Ui-ClO鹵代烷基、Cl-ClO 鹵代烷氧基、C2-C10烯烴基、C2-C10鹵代烯烴基、苯基、聯(lián)苯基、鹵代苯基或鹵代聯(lián)苯基。
2. 按照權(quán)利要求1所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于所述C1-C20氟 代碳酸酯為含氟的C2-C5環(huán)狀碳酸酯和/或含氟的C3-C10鏈狀碳酸酯，所述C1-C20氟代 羧酸酯為C3-C10氟代羧酸酯，所述C1-C20氟代醚為C4-C12氟代醚。
3. 按照權(quán)利要求2所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于所述C1-C20氟 代碳酸酯選自氟代碳酸乙烯酯、雙氟代碳酸乙烯酯、三氟代碳酸丙烯酯、三氟甲基碳酸甲酯 和三氟甲基碳酸乙酯中的一種、兩種或三種以上組合，所述C1-C20氟代羧酸酯選自三氟乙 酸乙酯、三氟丙酸甲酯和三氟丙酸乙酯中的一種、兩種或三種，所述C1-C20氟代醚為甲基 氟代丁基醚/或四氟乙醚。
4. 按照權(quán)利要求1所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于所述含氟磺酰 亞胺鋰結(jié)構(gòu)式（I)中，Rl、R2獨(dú)立地選自F、C1-C5烷基、C1-C5烷氧基、C1-C5氟代烷基或 C1-C5氟代烷氧基。
5. 按照權(quán)利要求4所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于所述含氟磺酰 亞胺鋰結(jié)構(gòu)式（I)中，Rl、R2獨(dú)立地選自為F或CF 3。
6. 按照權(quán)利要求1所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于所述含氟磺酰 亞胺鋰在電解液中的摩爾濃度為〇. 02~1. 2摩爾/升，所述其它鋰鹽在電解液中的摩爾濃 度為0~1. 2摩爾/升,所述氟代有機(jī)溶劑在電解液中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10~50%。
7. 按照權(quán)利要求1所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于所述碳酸酯 類(lèi)有機(jī)溶劑為環(huán)狀碳酸酯類(lèi)和/或鏈狀碳酸酯類(lèi)化合物，所述環(huán)狀碳酸酯類(lèi)選自碳酸乙烯 酯、碳酸丙烯酯、Y - 丁內(nèi)酯和碳酸亞丁酯中的一種、兩種或三種以上組合，所述鏈狀碳酸酯 類(lèi)化合物選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、C3~C8脂肪單醇與 碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一種、兩種或三種以上組合；所述的醚類(lèi)有機(jī)溶劑選自四氫 呋喃、2-甲基四氫呋喃、1，3-二氧環(huán)戊烷、二甲氧甲烷、1，2-二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中 的一種、兩種或三種以上組合。
8. 按照權(quán)利要求1所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于所述其他鋰鹽 選自 LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiC104、LiS0 3CF3、LiC204BC20 4 和 LiF2BC2O4 中的一種、兩種或三種 以上組合。
9. 按照權(quán)利要求1所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于所述其他功能 添加劑選自聯(lián)苯、碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、亞硫酸丙烯酯、亞硫酸丁烯酯、1，3-丙磺 酸內(nèi)酯、1，4 丁磺酸內(nèi)酯、1，3- (1-丙烯）磺內(nèi)酯、亞硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、環(huán)己基苯、叔 丁基苯和丁二腈中的一種、兩種或三種以上組合。
10. 按照權(quán)利要求1-9之一所述的用于高電壓鋰離子的電池電解液，其特征在于用于 4. 35v以上的高電壓鋰離子電池。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于高電壓鋰離子的電池電解液，含有五種成份：（A）含氟磺酰亞胺鋰、（B）其他鋰鹽、（C）氟代有機(jī)溶劑、（D）碳酸酯類(lèi)和/或醚類(lèi)有機(jī)溶劑和（E）其他功能添加劑。本發(fā)明所述的電解液具有較寬使用溫度、成膜性能優(yōu)異，能夠改善電動(dòng)汽車(chē)循環(huán)壽命、高低溫承受能力，特別適合用于4.35v以上的高電壓鋰離子電池。
【IPC分類(lèi)】H01M10-0569, H01M10-0568
【公開(kāi)號(hào)】CN104638301
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310571197
【發(fā)明人】王傳水, 陳慧闖, 徐衛(wèi)國(guó), 周曉崇, 趙衛(wèi)娟
【申請(qǐng)人】浙江省化工研究院有限公司, 浙江藍(lán)天環(huán)保高科技股份有限公司, 中化藍(lán)天集團(tuán)有限公司
【公開(kāi)日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2013年11月13日