能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液的制作方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及一種能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，屬于電池材料技術領 域。
【背景技術】：
[0002] 目前商業化的電解液一般由高純度的有機溶劑、溶質以及必要的功能添加劑等原 料在一定條件下，按一定比例配制而成。其中，有機溶劑是電解液的主體部分，目前商業化 的常用的有機溶劑有碳酸丙烯酯（PC)、碳酸乙烯酯（EC)、碳酸二乙酯（DEC)、碳酸二甲酯 (DMC)等；而在溶質方面，目前基本主要采用六氟磷酸鋰（LiPF6)。目前商業化電解液的充 電截至電壓基本都在4. 2v以內，并未針對高電壓體系進行針對性設計，因此充電電壓達到 4. 35V以上后，電芯的循環壽命一般會較4. 2v急劇下降。并且更容易出電芯現鼓脹甚至會 爆炸的情況。也嚴重降低了電芯的安全性能。
[0003] 隨著輕便式智能設備的普及，以及新能源汽車的興起，提高鋰離子電池的能量密 度變得越來越重要，對陰極材料進行改性與開發新型的高電壓陰極材料成為一個重要的技 術方向，目前，對于改性高壓LCO與新型陰極LiNiMnO 4, LINiCoMnO4。其作為陰極材料組裝 的鋰離子電池的充電電壓普遍達到了 4. 2V以上，達到4. 4V，4. 5V至5V。
[0004] 綜上所述，在高充電電壓情況下，傳統的商業化的鋰離子電池非水電解液已經不 能滿足要求，在高電壓下會出現鋰離子電池脹氣甚至爆炸，循環壽命明顯下降。降低了鋰離 子電池的工作壽命與安全性，因此針對高電壓陰極材料設計新型非水電解液是一項十分有 意義的工作。
【發明內容】
：
[0005] 本發明的目的是提供一種能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液。
[0006] 為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：
[0007] -種能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征是：電解液中存在如下結構 的添加劑A，其在電解液中的含量為0. 01-20w. t%。
[0008]
[0009] 上述結構式中的R，Rl分別獨立地選自Η、鹵素、烷基、烷氧基、鹵代烷基、鹵代燒氧 基、烯烴基、鹵代烯烴基，其中：鹵素為F、Cl或Br，鹵代包含部分取代和全取代。
[0010] 所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征是：所述的高電壓添加劑 為下列結構式中的一種或幾種共存，其典型結構如下：
[0012] 所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其還存在碳酸酯類與醚類溶劑B， 其中B在電解液中的含量為50-90w. t%。
[0013] 所述的碳酸酯類溶劑B為環狀的碳酸酯類或鏈狀碳酸酯類化合物；所述的鏈狀碳 酸酯其選自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯以及碳數為3-8 的直鏈或支鏈脂肪單醇與碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一種或幾種。
[0014] 所述的碳酸酯類溶劑B中的環狀碳酸酯選自碳酸乙烯脂、碳酸丙烯脂、伽馬丁內 酯的一種或幾種。
[0015] 所述的醚類溶劑，其選自1，2_二甲氧乙烷（DME)和二甘醇二甲醚（dimethyl 〇&^3^〇1)，四氫呋喃（1'冊）、2-甲基四氫呋喃（2-16也71-1'冊）、1，3-二氧環戊烷（001^)、二 甲氧甲烷（DMM)中的一種或幾種。
[0016] 所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其還包括鋰鹽C，其在電解液 中的的含量為〇. 5-1. 6mol/L ;鋰鹽C可以是具有如下分子式的化合物中的一種或幾種 共存：LiBF4、LiPF6、LiAsF 6、LiC104、LiN(SO2F)2' LiN(S02CF3)2、LiN(SO2C2F 5) 2、LiS03CF3、 LiC2O4BC2O4' LiF2BC2O40
[0017] 所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其還包括功能添加劑D，功能添加 劑在電解液中的含量為〇. 01-20W. t%。
[0018] 所述的功能添加劑D為以下化合物的一種或者幾種：碳酸亞乙烯酯（VC)、碳酸乙 烯亞乙酯（VEC)、氟代碳酸乙烯酯（FEC)、雙氟代碳酸乙烯酯、1，3丙磺酸內酯（PS)、1，3-丙 烷磺酸內酯（1，3-PS)、硫酸亞乙酯（DTD)、硫酸乙烯酯（ESA)、環己基苯（CHB)、叔丁基苯 (TBB)、叔戊基苯（TPB)和丁二腈（SN)己二腈（AND)。
[0019] 本發明的有益效果是：通過在鋰電池電解液中添加新型高電壓添加劑，能大大提 尚電解液的尚電壓性能，有利于鋰電池的循環壽命和安全性能的提尚。
【具體實施方式】：
[0020] 實施例一
[0021] 在充氬氣的手套箱（H2O < IOppm)中分別配制4份200g鋰離子電池電解液EC/ EMC/DMC = 3 : 2 : 5^七％)1111〇1/11^?卩6，記為厶、8、(：、0樣，然后在8、(：、0樣中分別添 加質量百分數為1、3、5的1，1二氟丙烯基苯（A-6)。添加劑的加入對鋰電池在4. 4V下的循 環性能和安全性能均有所提高。
[0022] 實施例二
[0023] 在充氬氣的手套箱（H2O < IOppm)中分別配置4份100g鋰離子電池電解液EC/ EMC/DMC = 3 : 2 : 5(wt%)lmol/LLiPF6，記為 E、F、G、H 樣，然后在 F、G、H 樣中分別添加 質量百分數為2、3、5的對甲基1，1二氟丙烯基苯（A-4)。添加劑的加入對鋰電池在4. 4V下 的循環性能和安全性能均有所提高。
[0024] 實施例三
[0025] 在充氬氣的手套箱（H2O < IOppm)中分別配置4份100g鋰離子電池電解液EC/ EMC/DMC = 3 : 2 : 5(wt%)lmol/LLiPF6，記為 I，J，K，L 樣，然后在 J，K，L 樣中分別添加 質量百分數為2、3、5的2-(1，1二氟丙烯基）吡啶（A-3)，添加劑的加入對鋰電池在4.4V下 的循環性能和安全性能均有所提高。
[0026] 由以上對比例和實施例可知，添加了高電壓添加劑的鋰離子電解液能大大提高電 解液的高電壓性能，有利于鋰離子電池的循環壽命和儲存壽命的提高。
[0027] 本發明尚有多種具體的實施方式，凡采用等同替換或者等效變換而形成的所有技 術方案，均落在本發明要求保護的范圍之內。
【主權項】
1. 一種能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在于：電解液中存在如下結構 的添加劑A，其在電解液中的含量為0. 01-20w.t%，上述結構式中的R，Rl分別獨立地選自H、鹵素、烷基、烷氧基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、 烯烴基、鹵代烯烴基，其中：鹵素為F、Cl或Br，鹵代包含部分取代和全取代。2. 根據權利要求1所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在于：所述 的高電壓添加劑為下列結構式中的一種或幾種共存，其典型結構如下：3. 根據權利要求1所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在于：其中 還存在碳酸酯類與醚類溶劑B，其中B在電解液中的含量為50-90w.t%。4. 根據權利要求3所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在于：所述 碳酸酯類溶劑B為環狀的碳酸酯類或鏈狀碳酸酯類化合物；所述的鏈狀碳酸酯其選自碳酸 二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸二丙酯，以及碳數為3-8的直鏈或支鏈 酯肪單醇與碳酸合成的碳酸酯衍生物中的一種或幾種。5. 根據權利要求4所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在于：所述 的環狀碳酸酯選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、伽馬丁內酯中的一種或幾種。6. 根據權利要求4所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在于：所述 的醚類有機溶劑選自1，2_二甲氧乙燒（DME)、二甘醇二甲醚（dimethylcarbitol)、四氫 呋喃（THF)、2_甲基四氫呋喃（2-Methyl-THF)、l，3-二氧環戊烷（DOL)、二甲氧甲烷（DMM)、 中的一種或幾種。7. 根據權利1~6所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在于：其 還包括鋰鹽C，鋰鹽C在電解液中的的含量為0. 5-1. 6mol/L;鋰鹽C可以是具有如下分子 式的化合物中的一種或幾種共存：LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiC104、LiN(SO2F) 2、LiN(S02CF3)2、LiN(S02C2F5)2、LiS03CF3、LiC204BC204、LiF2BC204。8. 根據根據權利要求I~7所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在 于：其還包括功能添加劑D，功能添加劑在電解液中的含量為0. 01-20w.t%。9. 根據權利要求8所述的能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特征在于：所 述的功能添加劑D為以下化合物的一種或者幾種：碳酸亞乙烯酯（VC)、碳酸乙烯亞乙酯 (VEC)、氟代碳酸乙烯酯（FEC)、雙氟代碳酸乙烯酯、1，3丙磺酸內酯（PS)、1，3-丙烷磺酸內 酯（1，3-PS)、硫酸亞乙酯（DTD)、硫酸乙烯酯（ESA)、環己基苯（CHB)、叔丁基苯（TBB)、叔戊 基苯（TPB)和丁二腈（SN)己二腈（AND)。
【專利摘要】本發明公開了一種能提高鋰離子電池高電壓性能的電解液，其特點是在電解液中加入新型高電壓添加劑(A)，并且含有碳酸酯類與醚類溶劑B、鋰鹽(C)和功能添加劑(D)。其中(A)高電壓添加劑在電解液中的添加范圍是：0.01-20w.t％，B占電解液的比例為50-90w.t％C；C鋰鹽在電解液中的摩爾濃度為0.5-2mol/L，功能添加劑D在電液中的比例為0.01-20w.t％。通過加入高電壓添加劑A，很好地改善了鋰電池在4.4V充電電壓下的循環性能與安全性能。
【IPC分類】H01M10/0567
【公開號】CN105047991
【申請號】CN201510321346
【發明人】張少杰, 許日勤, 谷秀娟, 梁振洋, 岳蒙蒙
【申請人】山東鴻正電池材料科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月8日