一种锂离子电池用高电压电解液制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子电池用高电压电解液，包括二氟草酸硼酸锂和有机溶剂，所述的有机溶剂为氟代溶剂和碳酸酯类溶剂的混合溶液；所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为0.5～2.0mol/L；所述有机溶剂中氟代溶剂的体积百分数为20～90％。本发明专利技术提供的锂离子电池用高电压电解液具有高氧化电势，并与高电压正极材料具有很好地兼容性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域，具体涉及一种锂离子电池用高电压电解液。
技术介绍
随着全球能源危机的不断加深、石油资源的日趋枯竭，大气污染、全球气温上升的危害加剧，以欧美为主的一些西方国家开始制订并逐步执行严格的汽车尾气排放标准，各国政府及汽车企业普遍认识到节能和减排是未来汽车技术发展的主攻方向，都正在加紧开发无排放或低排放、低油耗的清洁汽车，发展新能源电动汽车将是解决这个技术难点的最佳途径，低能耗、无污染的绿色汽车开始成为人们关注的热点。锂离子电池具有工作电压高、比容量高、循环寿命长、与环境友好以及无记忆效应等优点，在便携式电子设备中已广泛应用，为进一步满足其在电动汽车和大型储能装备中的应用需求，需开发出具有高能量密度的电池。为增加电池的能量密度，可采用高电压的正极材料，如LiCoP04、LiMnPO4, LiNia^n1.504等。但目前商用锂离子电池电解液是将六氟磷酸锂溶解在常规碳酸酯基溶剂如:碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等。但由于碳酸酯-六氟磷酸锂系电解质的氧化电势较低，在4.5V (vs.Li/Li+)以上时会发生分解，造成电池性能降低，这限制了高电压正极材料的应用。因此，开发高氧化电势并与正极材料有很好相容性的电解液具有广阔的应用价值。公开号为CN103022556A的中国专利文献公开了一种锂离子电池及其电解液，该锂离子电池的电解液，包括锂盐、非水溶剂、以及至少含有1，3-丙磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯以及嘧啶结构化合物的添加剂。该专利中公开的锂盐选自LiN(CxF2x+1S02) (CyF2y+1S02)(其中，X、y 为正整数)、LiPF6, LiBF4' LiBOB, LiAsF6, Li (CF3SO2) 2N、LiCF3SO3' LiClO4或其组合。但上述采用的锂盐均存在一些缺点，如LiAsF6有毒，LiClO 4的氧化性较高，LiBF 4和LiPF6的热稳定性较差，LiBOB在碳酸酯溶剂中的溶解度较低等问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种锂离子电池用高电压电解液，具有高氧化电势，并与高电压正极材料具有很好地兼容性。一种锂离子电池用高电压电解液，包括二氟草酸硼酸锂和有机溶剂，所述的有机溶剂为氟代溶剂和碳酸酯类溶剂的混合溶液；所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为0.5?2.0moI/L ；所述有机溶剂中氟代溶剂的体积百分数为20?90%。本专利技术中采用的氟代溶剂可以提高电解液的氧化电势并具有一定的阻燃性，碳酸酯作为共溶剂可以降低体系黏度；二氟草酸硼酸锂(L1DFB)具有较好的热稳定性，宽的电化学窗口，对锰系和铁系正极材料没有腐蚀性并能在正负极材料表面形成稳定、致密和低阻抗的表面膜。本专利技术中公开的锂离子电池用高电压电解液协同了 L1DFB和氟代溶剂各自的优点，以提高高电压正极材料如LiNia5Mnh5O4组成电池的性能。 作为优选，所述的氟代溶剂选自氟代碳酸乙烯酯、氟代碳酸丙烯酯、4-三氟甲基碳酸乙烯酯、甲基三氟乙基碳酸酯、双三氟乙基碳酸酯中的至少一种。作为优选，所述的碳酸酯类溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯中的至少一种。进一步优选，所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为0.8?1.2mol/L ；所述有机溶剂中氟代溶剂的体积百分数为30?50%。再优选，所述的有机溶剂为4-三氟甲基碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的混合溶液，4-三氟甲基碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比为1:1 ;所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为0.8?1.0moI/Lο最优选，所述的有机溶剂为4-三氟甲基碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的混合溶液，4-三氟甲基碳酸乙烯酯与碳酸二甲酯的体积比为1:1 ;所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为l.0mol/L。该特殊比例下组成的电解液的黏度适中，有较高的电导率和较宽的电化学窗口。作为优选，所述的锂离子电池用高电压电解液还包括六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、高氯酸锂(LiClO4)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)中的至少一种。不同种类锂盐的加入一方面会降低电解液的成本，另一方面，会对配置得到的电解液的氧化电势产生影响，该影响会根据锂盐种类的不同而不同。进一步优选，所述的锂离子电池用高电压电解液还包括三氟甲基磺酰亚胺锂，三氟甲基磺酰亚胺锂与二氟草酸硼酸锂的复配会提高电解液的氧化电势。再优选，所述锂离子电池用高电压电解液中锂盐总浓度为0.8?1.2mol/L，其中，二氟草酸硼酸锂的浓度不低于0.5mol/Lo与现有技术相比，本专利技术具有如下优点:1、本专利技术制备的电解液在宽的温度范围内具有较高的电导率，电化学窗口宽，氧化电势高达5.5V，显著高于目前市场上常见的电解液的氧化电势，能够满足5.0V高电压锂离子电池的充放电要求。2、本专利技术制备的电解液与高电压正极材料有很好的兼容性，用所制备的电解液能提高电池的库伦效率、循环性能、高温性能和倍率性能。3、本专利技术制备的电解液能在石墨负极表面形成稳定的固体电解质相界面(SEI)膜，具有较高的充电容量。【附图说明】图1为实施例1制备的电解液和常规电解液，以Pt丝为工作电极，金属锂片为对电极和参比电极测试的电解液氧化电势示意图；图2为实施例1制备的电解液和常规电解液，以LiNitl ^n1 504为正极和金属锂片为负极组成的半电池在常温IC首次充放电曲线示意图；图3为实施例1制备的电解液和常规电解液，以LiNitl ^n1 504为正极和金属锂片为负极组成的半电池在常温IC循环性能示意图；图4为实施例1制备的电解液和常规电解液，以LiNitl ^n1 504为正极和金属锂片为负极组成的半电池在常温IC库伦效率示意图；图5为实施例1制备的电解液和常规电解液，以LiNitl ^n1 504为正极和金属锂片为负极组成的半电池在高温(55°C ) IC(室温0.2C化成3次)循环性能示意图；图6为实施例1制备的电解液和常规电解液，以LiNitl ^n1 504为正极和金属锂片为负极组成的半电池在高温(55°C ) IC (室温0.2C化成3次)库伦效率示意图；图7为实施例1制备的电解液和常规电解液，以LiNitl ^n1 504为正极和金属锂片为负极组成的半电池在常温下的倍率性能示意图；图8为实施例1制备的电解液和常规电解液，以石墨为正极和金属锂片为负极组成的半电池在常温0.05C首次充放电曲线示意图。【具体实施方式】实施例1将电池级氟代溶剂4-三氟甲基碳酸乙烯酯(TFPC)与碳酸二甲酯(DMC)以体积比1:1在充满氩气的手套箱中配置成混合溶剂，在搅拌下缓慢加入锂盐二氟草酸硼酸锂(L1DFB)，配置1.0moI/L的L1DFB电解液。用DDSJ-308A电导率仪测试该电解液在-15°C , 25°C和 60°C下的电导率，分别为 1.5ms/cm, 5.62ms/cm 和 9.72ms/cm。将本实施例配置的含氟高电压电解液1.0moI/L L1DFB_TFPC/DMC(体积比1:1)与常当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子电池用高电压电解液，其特征在于，包括二氟草酸硼酸锂和有机溶剂，所述的有机溶剂为氟代溶剂和碳酸酯类溶剂的混合溶液；所述锂离子电池用高电压电解液中二氟草酸硼酸锂的浓度为0.5～2.0mol/L；所述有机溶剂中氟代溶剂的体积百分数为20～90％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐旭荣，周应华，胡亚冬，沈鸣，张先林，杨志勇，
申请(专利权)人：江苏华盛精化工有限责任公司，浙江大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32