一种含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液及其制备与应用制造技术

本发明专利技术公开一种含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液及其制备与应用，属于锂离子电池领域。该电解液是在普通电解液中添加功能添加剂制得的；所述的普通电解液由环状碳酸酯溶剂、线性碳酸酯溶剂和导电锂盐构成；所述的功能添加剂为二氟草酸硼酸锂。本发明专利技术使用二氟草酸硼酸锂添加剂作为锂离子电解液的高压成膜添加剂，在首次充放电过程中能够在正极和负极表面形成一层致密、稳定的SEI膜，优化了正负极表面膜，减小正极和电解液之间的电阻，抑制电极的表面活性，从而抑制电解液与电极活性物质的进一步接触，减少电解液主体溶剂在电极表面的氧化分解。含有这种电解液添加剂的锂离子电池在3～4.5V下的循环性能和倍率性能得到改善。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于锂离子电池领域，特别涉及一种含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液及其制备方法与应用。
技术介绍
锂离子电池具有能量密度大、工作电压高以及循环寿命长等的优点。当前商业用锂离子电池的正极材料有锰酸锂、钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料这几种，充电截止电压一般都不超过4.2V，随着科技的进步及市场的不断发展，提升锂电池的能量密度日益显得重要和迫切。除了现有材料和电池生产工艺的改进之外，高电压(>4.5V)正极材料是比较热门的研究方向之一，主要是通过提升正极活性材料的充电深度来实现电池的高能量密度。随着科技的进步，电子产品、电动汽车、医疗设备和航天航空等领域对储能设备的要求日益提高，能量密度高、体积小、循环寿命长的锂离子电池得到广泛应用。目前，商业用锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂、钴酸锂、三元材料、磷酸亚铁锂几种，其充电截止电压一般不超过4.2V。随着科技的进步及市场的不断发展，提升锂电池的能量密度日益显得重要而迫切。因此提升锂离子电池的使用电压从而提高电池的能量密度是目前研究的重点。但是，在提高正极材料电压的同时，电池的充放电循环等电性能却在下降，一方面原因是钴酸锂材料结构不够稳定和电解液的匹配问题，另一方面是过渡金属离子会沉积到负极并破坏负极颗粒。常规的商用电解液在高电压下容易在电池正极表面氧化分解的，电解液自身的氧化分解反应同时也会促使正极材料形貌改变、结构坍塌等恶性反应。因此必须开发一种能耐(>4.2V)的高电压的电解液，进而实现锂电池电性能的优良发挥，提高锂电池循环寿命。通过在常规的锂离子电池电解液中加入少量的电解液添加剂是提高锂离子电池性能的最方便最经济的方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺点与不足，本专利技术的首要目的在于提供一种含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液。该电解液通过添加功能添加剂二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)，在应用于锂离子电池时，能降低正极材料的表面活性，抑制电解液的氧化分解，保护正极材料颗粒不遭受破坏，抑制过渡金属离子的溶出，同时能够在负极表面还原保护负极颗粒，可以提高高电压锂离子电池在常温下的循环性能。该电解液能显著提高锂离子电池高电压条件下的循环稳定性。本专利技术的另一目的在于提供所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液，该电解液是在普通电解液中添加功能添加剂制得的；所述的普通电解液由环状碳酸酯溶剂、线性碳酸酯溶剂和导电锂盐构成；所述的功能添加剂为二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)。所述的高压是指充电截止电压大于4.2V的高电压；所述的功能添加剂的添加优化了正极/电解液界面，降低正极的表面活性，抑制电解液的氧化分解，所以本专利技术能提高高电压(>4.2V)钴酸锂材料为正极材料的锂电池的循环。所述的功能添加剂的含量为普通电解液质量的0.5～10％；优选为1％～4％。作为优选，所述的普通电解液的溶剂配比所示：环状碳酸酯溶剂和线性碳酸酯溶剂的质量比为(1:3)～(3:2)；所述的导电锂盐在普通电解液中的终浓度为0.8～1.2mol/L；所述的环状碳酸酯溶剂优选为碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)；所述的线性碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)，碳酸甲乙酯(EMC)，碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲丙酯(MPC)中的至少一种；所述的导电锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、三氟甲基磺酸锂(LiSO3CF3)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(Li(CF3SO2)2N)和LiC(CF3SO2)3中的至少一种；所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液的制备方法，包括如下步骤：(1)将环状碳酸酯溶剂和线性碳酸酯溶剂混合，纯化除杂、除水；(2)在室温条件下，将导电锂盐加入步骤(1)所得到的溶剂中，得到普通电解液；(3)在步骤(2)得到的普通电解液中加入功能添加剂，得到含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液；所述的功能添加剂为二氟草酸硼酸锂；步骤(1)中所述的环状碳酸酯溶剂和线性碳酸酯溶剂优选按质量比(1:3)～(3:2)混合；所述的环状碳酸酯溶剂优选为碳酸乙烯酯(EC)或碳酸丙烯酯(PC)；所述的线性碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯(DMC)，碳酸甲乙酯(EMC)，碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲丙酯(MPC)中的至少一种；步骤(1)中所述的纯化除杂、除水优选通过分子筛、活性炭、氢化钙、氢化锂、无水氧化钙、氯化钙、五氧化二磷、碱金属或碱土金属中的任意一种或几种进行处理；所述的分子筛可以采用型、型或型，最好选用型或型。步骤(2)中所述的室温的温度为25～40℃；步骤(2)中所述的导电锂盐的用量优选为在所述的普通电解液中的终浓度为0.8～1.2mol/L；所述的导电锂盐选自六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、三氟甲基磺酸锂(LiSO3CF3)、高氯酸锂(LiClO4)、六氟砷酸锂(LiAsF6)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(Li(CF3SO2)2N)和LiC(CF3SO2)3中的至少一种；所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液应用于制造锂离子电池，得到的电池具有良好的充放电性能。一种含有上述含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液的锂离子电池，包括正极片和负极片，电解液，隔膜；所述正极片由钴酸锂材料制成，负极片由石墨材料制成，间隔于正极片和负极片的隔膜是由聚乙烯薄膜制成，所述的电解液为上述所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液。本专利技术使用得的功能添加剂在3～4.5V的充放电体系中，能够在正极和负极表面形成了一层稳定的具有保护功能的膜，一方面抑制了高电压电解液的氧化分解保护正极材料不遭受破坏，另一方面保护负极极材料，可以提高了高电压锂离子的循环性能。本专利技术相对于现有技术，具有如下的优点及效果：本专利技术使用二氟草酸硼酸锂添加剂作为锂离子电解液的高压成膜添加剂，由于该类添加剂具有较低的氧化电位和较高的还原电位，在首次充放电过程中能够在正极和负极表面形成一层致密、稳定的SEI膜，优化了正负极表面膜，减小正极和电解液之间的电阻，抑制电极的表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液，其特征在于：该电解液是在普通电解液中添加功能添加剂制得的；所述的普通电解液由环状碳酸酯溶剂、线性碳酸酯溶剂和导电锂盐构成；所述的功能添加剂为二氟草酸硼酸锂。

【技术特征摘要】
1.一种含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液，其特征在于：该电解
液是在普通电解液中添加功能添加剂制得的；所述的普通电解液由环状碳酸酯
溶剂、线性碳酸酯溶剂和导电锂盐构成；所述的功能添加剂为二氟草酸硼酸锂。
2.根据权利要求1所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液，其
特征在于：所述的功能添加剂的含量为普通电解液质量的0.5～10％。
3.根据权利要求1所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液，其
特征在于：所述的环状碳酸酯溶剂和线性碳酸酯溶剂的质量比为(1:3)～(3:2)；
所述的导电锂盐在普通电解液中的终浓度为0.8～1.2mol/L。
4.根据权利要求1所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液，其
特征在于：所述的环状碳酸酯溶剂为碳酸乙烯酯或碳酸丙烯酯；
所述的线性碳酸酯溶剂包括碳酸二甲酯，碳酸甲乙酯，碳酸二乙酯和碳酸
甲丙酯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解液，其
特征在于：所述的导电锂盐选自LiPF6、LiBF4、LiBOB、LiSO3CF3、LiClO4、
LiAsF6、Li(CF3SO2)2N和LiC(CF3SO2)3中的至少一种。
6.权利要求1～5任一项所述的含二氟草酸硼酸锂添加剂的高压功能电解...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢丽丹，王再盛，李健辉，许梦清，李伟善，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东;44