一种高电压锂离子电池非水电解液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子二次电池电解液领域，一种高电压锂离子二次电池的非水电解 液溶剂和包含该溶剂的非水电解液。 技术背景
[0002] 能源危机与严重的环境污染问题迫使人类寻找更节能环保的生活方式。在能源时 代背景下，锂离子二次电池作为目前综合性能最优越的二次电源，其具有工作电压高、比容 量大、循环寿命长、自放电率低和对环境友好的优点，其应用范围从小型的便携式电子产品 (智能手机、蓝牙耳机等）拓展到能源交通方面(大型储能装置、混合动力汽车、纯电动汽车 等)，这也就是对锂离子二次电池在能量密度、循环寿命和安全性能等方面提出了更高的要 求，也是目前研究的重点。
[0003] 然而锂离子正极材料是直接影响着锂离子二次电池的能量密度和比功率等特性。 高电压正极材料如LiNixMn(2_x)04、LiMnP04、LiCoPO4等具有较高的电压平台（4. 0~5. 0V)，但 在实际应用中遇到了诸多挑战，除了通过掺杂、包覆等方法改善材料的电化学性能外，开发 与其相匹配的高电压型电解液体系也是另一种需要解决的难点之一。如常规有机电解液 I.OMEC:EMC:DMC=l:l:lwt、l.OMEC:EMC=3:7wt、EC:DMC=l:lwt等有机电解液，在高电压条 件下，与高电压正极表面会产生氧化分解，有机电解液自身的氧化分解反应同时也会促使 正极材料的恶化反应，无法得到稳定的充放电平台和较高循环效率。
【发明内容】
[0004] 本发明是提供一种高电压锂离子二次电池的非水电解液溶剂和包含该溶剂的非 水电解液，在电压范围（3. 5飞.0V)下，具有稳定的充放电电压平台，较高的循环效率。
[0005] 本发明涉及一种高电压锂离子二次电池用非水溶液电解液，该非水溶液电解液包 含有（I)环状碳酸酯、（II)链状碳酸酯、（III)氟代链状醚或氟代链状碳酸酯的非水电解液 溶剂和（IV)电解质锂盐。
[0006] 所述的（I)环状碳酸酯是选自图1所示式（X)所示的环状碳酸酯中的至少一种的 环状碳酸酯溶剂。
[0007] 式中Mf6 为：一H(M1)'-F(M2)> -CF3 (M3)、一CF2CF3 (M4)、一CH2CF3 (M5)、一 CH2CF(CF3) 2 (M6)中的至少一种，其可以提高介电常数的作用和耐高压性能及其影响高低温 性能。
[0008] 所述的（II)链状碳酸酯是选自碳酸二甲酯（DMC)或碳酸甲乙酯（EMC)中的至少一 种碳酸酯，其沸点高、黏度低，且低温性能较好。
[0009] 所述的(III)氟代链状醚或氟代链状碳酸酯是选自式（Yl)所示的氟代链状醚或式 (Y2)所示的氟代链状碳酸酯中的至少一种； 式（Yl) =Rf1ORf2 式（Yl)中，Rf1和Rf2相同或不同，Rf1的碳原子数为1~4的氟代烷基，Rf2的碳原子数 为2~4的氟代烷基，其碳原子不能多于4个(或者过多)，过多反而增加溶剂的黏度，对电解 质锂盐溶解性降低，从而影响充放电容量和循环性能。
[0010]所述的Rf1 例如：一CF3、一CF2CF3'-CH2CF3'-CHFCF3、一CF2CF2CF3'- CF2CF2CF2CF3 等；Rf2 例如：一CF2CF3、一CH2CF3'-CF2CF2CF3'-CF2CF2CF2CF3 等。
[0011]所述的（Yl)例举：CF3CF20CF2CF3、（Yla)、Cf3CF2OCHFCF3 (Ylb)等。
[0012] 式（Y2) =Rf3OCOORf4 式（Y2)中，Rf3和Rf4相同或不同，Rf3和Rf4的碳原子数为1~4的烷基或氟代烷基，Rf3 和Rf4中的至少一种是氟代烷基，其提高速率特性、提高溶解性和与（I)环状碳酸酯有较好 的相容性。
[0013] 所述的Rf3 例如：一CH3、一CH2CH3、一CH2CH2CH3、一CH2CH2CH2CH3、一CF3、一 CF2CF3、一CH2CF3、一CF2CF2CF3、一CF2CF2CF2CF3 等。Rf4 例如：一CF3、一CF2CF3、一 CF2CF2CF3、一CF2CF2CF2CF3 等。
[0014]所述的（Y2)例举：CF3CH20C00CF2CF2CF3 (Y2a)、Cf3OCOOCH2CH3 (Y2b)等。
[0015] 所述的含有（I)环状碳酸酯、（II)链状碳酸酯、（III)氟代链状醚或氟代链状碳酸 酯的非水电解液溶剂，其（I)环状碳酸酯、（II)链状碳酸酯和(III)氟代链状醚或氟代链状 碳酸酯三种非水电解液溶剂合计设为100体积％时，（I)环状碳酸酯含有1(T30体积％，其 该类溶剂过少(低于10%)，则对电解质锂盐溶解性降低，不能达到预期设计浓度。而另一方 面，该类溶剂过多（高于30%)，会在较低温度（一40°C~-20°C)时，容易发生凝固，会直接影 响非水电解液的低温性能。（II)链状碳酸酯含有40~60体积％，该类溶剂虽然有效提高与 (I)环状碳酸酯的相容性、提高电解质锂盐溶剂性，但含量过多的同时耐氧化性降低、燃点 也下降。（III)氟代链状醚或氟代链状碳酸酯含有20~30体积％，该类溶剂过多会增加电解 液黏度，降低电解质锂盐溶解性和与（I)环状碳酸酯、（II)链状碳酸酯溶剂相容性，可能会 产生分层现象，如果该类溶剂过少会降低低温性能和阻燃性。
[0016] 所述的（IV)电解质锂盐是选自六氟磷酸锂（LiPF6)和三氟甲基磺酸锂 (LiN(SO2CF3)2)中的至少一种或混用，其锂盐浓度为0. 8M~1. 5M，因电解液综合性能考虑优 先选为六氟磷酸锂（LiPF6)为I. 0M。
[0017] 本发明的优点是：可以提高电解液与高电压正极的相容性，减少充电过程中电解 液在高电压正极材料表面的分解，使得正极材料有稳定的充放电电压平台，较高的循环效 率；并且工艺简单、易于实施、适于工业化生产，应用前景广阔。
【附图说明】
[0018] 图1为式（X)的结构式。
[0019]图2为实施例1电解液制备的LiNia5Mnh5O4电池充放电曲线图。
[0020] 图3为实施例1和对比例电解液制备的LiNia5Mr^5O4电池的充放电循环性能图。
[0021] 图4为实施例1~6和对比例不同组分配比及电化学性能测试结果。
【具体实施方式】
[0022] 例举实施例对本发明做进一步描述，但本发明并不仅限于这些实施例。
[0023] 实施例1 将电解质锂盐(IV)LiPF6溶于溶剂（I)XM1/溶剂（II)DMC/溶剂(III)Yla