一种用于天然石墨负极锂离子电池的电解液，包括以下重量百分比的各组分制备而成：锂盐3％～20％、添加剂2％～50％以及有机溶剂30％～95％；添加剂含有磷酸酯和膦酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、氟代醚、氟代羧酸酯，电解液中磷酸酯和膦酸酯类化合物的含量占电解液总质量的0.1wt.％～10wt.％，硫酸酯类化合物的含量占电解液总质量的0.1wt.％～10wt.％，氟代醚和氟代羧酸酯的含量占电解液总质量的1wt.％～20wt.％。本发明专利技术在天然石墨负极体系中，可使锂离子电池的首次效率提高到90％，循环次数在800次以上，有效提高了锂离子电池的首效和循环寿命。首效和循环寿命。
【技术实现步骤摘要】
用于天然石墨负极锂离子电池的电解液
[0001]本专利技术涉及锂离子电池电解液。
技术介绍
[0002]在科技发展日新月异的今天，能源问题日益重要，而人们对储能设备的需求越来越高。锂离子电池作为一种主流的储能设备，不断改变着人们的生活，广泛应用于数码产品、电动汽车以及家用储电设施。人们对锂离子电池能量密度、循环寿命和倍率性能的追求，是储能领域科研工作者不断进步的动力。
[0003]天然石墨是一种常用的负极材料，它来源于自然界的石墨矿，经过工厂简单加工而成。和人造石墨相比，天然石墨价格低廉，比容量较高，是锂离子电池领域里具有竞争力的负极材料。然而，由于天然石墨表面缺陷较多，纯度较低，和电解液之间的浸润性差，单个微晶之间的取向呈现各项异性，脱嵌锂过程中体积膨胀大，导致首效低，循环性能差，制约了天然石墨的大规模使用。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种用于天然石墨负极锂离子电池的电解液，能够在天然石墨负极锂离子电池中提高锂离子电池的首次效率和循环次数。
[0005]本专利技术的目的可以这样实现，设计一种用于天然石墨负极锂离子电池的电解液，包括以下重量百分比的各组分制备而成：锂盐3％～20％、添加剂2％～50％以及有机溶剂30％～95％；添加剂含有磷酸酯和膦酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、氟代醚、氟代羧酸酯，电解液中磷酸酯和膦酸酯类化合物的含量占电解液总质量的0.1wt.％～10wt.％，硫酸酯类化合物的含量占电解液总质量的0.1wt.％～10wt.％，氟代醚和氟代羧酸酯的含量占电解液总质量的1wt.％～20wt.％；
[0006]所述磷酸酯和膦酸酯类化合物如通式I、通式II和通式III所示：
[0007]通式I：通式II：通式III：
[0008]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立选自硅烷基、氟代硅烷基、烷基、卤代烷基、烷基硅烷基、氟代烷基硅烷基中的至少一种；R9选自烷基、硅烷基、氟代烷基、氟代硅烷基、烷基硅烷基、氟代烷基硅烷基、烷基硅氧烷基、烷基硅氧烷基羰基烷基或氟代烷基羰基中的至少一种；
[0009]所述硫酸酯类化合物如通式IV和通式V所示：
[0010]通式IV：通式V：
[0011]其中，m为1～3的整数；R
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分别独立选自卤族元素、烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基中的至少一种；
[0012]所述氟代链状醚如通式VI所示，所述氟代环状醚如通式VII所示：
[0013]通式VI：通式VII：
[0014]其中，n为1～20的整数；R
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分别独立地选自氟代烷基、氟代烷氧基中的至少一种；或分别独立地选自氟代烷基、氟代烷氧基的至少一种和烷基、烷氧基中的至少一种；
[0015]所述氟代链状羧酸酯化合物如通式VIII所示，所述氟代环状羧酸酯化合物如通式IX所示：
[0016]通式VIII：通式IX：
[0017]其中，k为1～3的整数，R
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分别独立选自卤族元素、卤代烷基、卤代烷氧基中的至少一种，或分别独立选自卤族元素、卤代烷基、卤代烷氧基中的至少一种和烷基、烷氧基中的至少一种。
[0018]进一步地，电解液中磷酸酯和膦酸酯类化合物的含量占电解液总质量的0.5wt.％～5wt.％，硫酸酯类化合物的含量占电解液总质量的1wt.％～5wt.％，氟代醚和氟代羧酸酯的含量占电解液总质量的5wt.％～10wt.％。
[0019]进一步地，所述锂盐为LiPF6、LiBF4、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiAsF6、LiSbF6、LiClO4、Li[BF2(C2O4)]、Li[PF2(C2O4)2]、Li[N(CF3SO2)2]、Li[C(CF3SO2)3]、LiODFB、LiBOB、LiPO2F2、LiFSI、LiTFSI中的至少一种，有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)、丙酸乙酯(EP)、丙酸丙酯(PP)、乙酸正丙酯、乙酸乙酯中的至少一种，添加剂还包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、丙磺酸内酯、γ-丁内酯、二氧戊环、二氧六环、四氢呋喃中的至少一种。
[0020]进一步地，磷酸酯和膦酸酯化合物包括三甲基硅烷亚磷酸酯、三甲基硅烷磷酸酯、(2-三甲基甲硅烷基氧基羰基乙基)膦酸二甲酯、双(三甲基甲硅烷基)三氟磷酸乙酰酯；硫
酸酯化合物包括4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硫杂环戊烷2,2-二氧化物、硫酸二乙酯；氟代醚和氟代羧酸酯化合物包括1,1,2,2-四氟乙基-2,2,2-三氟乙基醚、二氟乙酸乙酯、3,3,4,4-四氟四氢呋喃、γ-甲基-α-(三氟甲基)-γ-戊内酯。
[0021]本专利技术通过添加磷酸酯或膦酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、氟代醚或的氟代羧酸酯，天然石墨负极体系中，可使锂离子电池的首次效率提高到90％，循环次数在800次以上，有效提高了锂离子电池的首效和循环寿命。
具体实施方式
[0022]以下结合实施例对本专利技术作进一步的描述。
[0023]一种用于天然石墨负极锂离子电池的电解液，由包括如下重量百分比的各组分制备而成：锂盐3％～20％、添加剂2％～50％、以及有机溶剂30％～95％；添加剂含有如通式I、通式II或通式III所示的磷酸酯和膦酸酯类化合物、通式IV、通式V所示的硫酸酯类化合物、通式VI、通式VII所示的氟代醚和通式VIII、通式IX所示的氟代羧酸酯。
[0024]所述磷酸酯和膦酸酯类化合物如通式I、通式II和通式III所示：
[0025]通式I：通式II：通式III：
[0026]其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立选自硅烷基、氟代硅烷基、烷基、卤代烷基、烷基硅烷基、氟代烷基硅烷基中的至少一种；R9选自烷基、硅烷基、氟代烷基、氟代硅烷基、烷基硅烷基、氟代烷基硅烷基、烷基硅氧烷基、烷基硅氧烷基羰基烷基或氟代烷基羰基中的至少一种。
[0027]所述通式I、通式II或通式III的含量占电解液总质量的0.1wt.％～10wt.％，优选地0.5wt.％～5wt.％。
[0028]所述硫酸酯类化合物如通式IV和通式V所示：
[0029]通式IV：通式V：
[0030]其中，m为1～3的整数；R
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、R
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于天然石墨负极锂离子电池的电解液，包括以下重量百分比的各组分制备而成：锂盐3％～20％、添加剂2％～50％以及有机溶剂30％～95％；其特征在于：添加剂含有磷酸酯和膦酸酯类化合物、硫酸酯类化合物、氟代醚、氟代羧酸酯，电解液中磷酸酯和膦酸酯类化合物的含量占电解液总质量的0.1wt.％～10wt.％，硫酸酯类化合物的含量占电解液总质量的0.1wt.％～10wt.％，氟代醚和氟代羧酸酯的含量占电解液总质量的1wt.％～20wt.％；所述磷酸酯和膦酸酯类化合物如通式I、通式II和通式III所示：通式I：通式II：通式III：其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8分别独立选自硅烷基、氟代硅烷基、烷基、卤代烷基、烷基硅烷基、氟代烷基硅烷基中的至少一种；R9选自烷基、硅烷基、氟代烷基、氟代硅烷基、烷基硅烷基、氟代烷基硅烷基、烷基硅氧烷基、烷基硅氧烷基羰基烷基或氟代烷基羰基中的至少一种；所述硫酸酯类化合物如通式IV和通式V所示：通式IV：通式V：其中，m为1～3的整数；R
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分别独立选自卤族元素、烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基中的至少一种；所述氟代链状醚如通式VI所示，所述氟代环状醚如通式VII所示：通式VI：通式VII：其中，n为1～20的整数；R
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分别独立地选自氟代烷基、氟代烷氧基中的至少一种；或分别独立地选自氟代烷基、氟代烷氧基的至少一种和烷基、烷氧基中的至少一种；所述氟代链状羧酸酯化合物如通式VIII所示，所述氟代环状羧酸酯化合物如通式IX所示：
通式VIII：通式IX：其中，k为1～3的整数，R
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【专利技术属性】
技术研发人员：薄祥昆，蒋日家，岳敏，钱超，
申请(专利权)人：深圳市研一新材料有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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