一种锂离子电池高电压电解液的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种锂离子电池高电压电解 液。
【背景技术】
[0002] 作为一种环境友好的高能量密度二次电源，锂离子电池具有能量密度高、循环寿 命长、自放电小、无记忆效应等优点，在笔记本电脑、数码相机、移动电源、手机等小型便携 式设备中已得到广泛应用，同时作为动力电源在电动汽车上的应用也掀起了一股热潮。为 了满足日益增长的消费需求，锂离子电池的能量密度迫切需要提高，而提高锂离子电池的 工作电压，被普遍认为是一种能够显著提升电池能量密度的途径。
[0003] 近年来，以 LiNio. SMnuO^Li1.2NiQ.2Mn().6〇2、LiNiP〇4、LiCoP〇4、富锂材料等为代表 的高电压正极材料都得到了有效的研究结果，这些正极材料都具有4.5V以上的高电压平 台。目前商业化的电解液使用的主要是碳酸酯类溶剂，它们在4.5V左右的电压下便会发生 氧化分解，不仅无法得到稳定的充放电平台和较高循环效率，导致电池性能恶化，还会使得 锂离子电池发生气胀，带来严重的安全问题。因此，需要开发新型的高电压电解液，实现与 高电压正极材料的相匹配。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有锂电池电解液存在的不足之处，提供一种锂离子电池高电压电解 液。
[0005] 本发明一种锂离子电池高电压电解液，所述高电压电解液包括锂盐、哌啶类离子 液体、有机溶剂以及添加剂;所述的哌啶类离子液体的结构如下：
[0006]
[0007] 结构中
[0008] R1为含有羧基的C〇2(CH2)n，n为1~9;n优选为1~4.
[0009] R2为碳原子数在1~10的烷基;R2优选为碳原子数在2~6的烷基。
[001 0 ]阴离子Y-选自 BF4-、PF6-、TFS Γ、CF3 S03-、BOB-中的一种。
[0011] 本发明一种锂离子电池高电压电解液;哌啶类离子液体的结构中；R2进一步优选 为-CH 3。R1 进一步优选为-CH2CO2CH3 或-CH2CO2C2H5。
[0012] 本发明一种锂离子电池高电压电解液;其组分包括锂盐、有机溶剂、哌啶类离子液 体以及添加剂，定义有机溶剂与哌啶类离子液体所组成的混合物为锂电池电解液中的溶 剂，所述锂离子电池高电压电解液中哌啶类离子液体的用量为溶剂总质量的40%_90%。
[0013] 本发明一种锂离子电池高电压电解液;所述锂离子电池高电压电解液中哌啶类离 子液体的用量为溶剂总质量的60%-80%。
[0014] 本发明一种锂离子电池高电压电解液;所述的有机溶剂选自砜类有机物和/或腈 类有机物。
[0015] 本发明一种锂离子电池高电压电解液;所述的腈类有机物选自苯乙腈、乙腈、丙 腈、丁腈、丙烯腈、戊二腈，庚二腈、己二腈、葵二腈、丙烯腈、环己基腈、1，2_环己基二腈、邻 苯二腈中的至少一种。
[0016] 所述的砜类有机物选自丁基亚砜、甲基乙基砜、环丁砜、二甲基砜中的至少一种。
[0017] 所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、碳酸乙烯亚乙酯、氟代碳酸乙烯 酯、亚硫酸乙烯酯中的一种或几种。
[0018] 所述的锂盐为 LiPF6、LiCl〇4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3S〇2、LiN(CF3S〇2)2、LIFSI、 LiPF4C2〇4中的一种或两种。
[0019] 本发明一种锂离子电池高电压电解液；
[0020] 所述添加剂为锂电池电解液中的溶剂总质量的1%~8%、优选为2~5% ;
[0021] 所述锂电池电解液中锂盐的浓度为0.6~2mol/L、优选为0.8~1.2mol/L。
[0022] 本发明一种锂离子电池高电压电解液;所述高电压电解液的氧化电位为4.5-5V。 [0023] 本发明一种锂离子电池电解液，所述锂电池电解液可在4.5V以上的高电压下正常 使用。
[0024] 有益效果：
[0025] 本发明中的哌啶离子液体中羧基的引入改善了电解液的稳定性以及离子液体与 石墨负极之间的兼容性;有机溶剂的加入改善了离子液体的溶解度和粘度，进而提高了离 子液体的离子导电率;另一方面，添加剂的加入抑制副反应的发生，进一步改善了电解液与 电极材料之间的兼容性。
[0026] 本发明提供锂离子电池电解液具有不易挥发、不易燃烧、高热稳定性、电化学窗口 宽、好的化学稳定性等特点，其可在4.5V以上的高电压下正常使用，并表现出优良的循环性 能和安全性能。
【具体实施方式】
[0027]下面结合实施例，对本发明作进一步详细说明，但不限制为发明的保护范围。
[0028] 实施例1:
[0029] 锂离子电池正极的制备：
[0030] 将Li Ni 〇. 5Mm. 5〇4、导电炭黑、粘接剂(PVDF)按照8:1:1的质量比均匀混合，加少量N 甲基-2吡咯烷酮(NMP)经研磨充分混合形成均匀的糊状物，涂覆在铝箱基体上，在IOOtC下 真空干燥后得到正极。
[0031] 锂离子电池负极的制备：
[0032] 将石墨、导电炭黑、粘接剂(PVDF)按照8:1:1的质量比均匀混合，加少量N甲基-2吡 咯烷酮(NMP)经研磨充分混合形成均匀的糊状物，涂覆在铜箱基体上，在100 °C下真空干燥 后得到负极。
[0033]电解液的配置：
[0034] 以LiPF6为锂盐，哌啶类离子液体A:己二腈：甲基乙基砜为70 : 20:10 (质量比），添 加剂碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸乙烯酯的添加量分别为电解液溶剂的3wt. %、2wt. % ,LiPF6 浓度为lmol/L。电解液的配置在充满氩气的手套箱中进行。电池组装与测试：
[0035]将正、负极片滚压冲压后，以微孔聚乙烯薄膜为隔膜，在充满氩气的手套箱中完 成电池组装。于室温下（25 °C )以100mA/g的电流密度进行恒流充放电测试，充放电倍率为 0.5(：，充放电截止电压为3.3~5.0￥。
[0036]哌啶类离子液体A的结构式为：
[0037]
[0038]哌啶类离子液体A的制备方法：
[0039]在氮气的保护下，向装有50mL四氢味喃的250mL三口瓶中加入N-甲基哌啶 (IOOmmol)，将温度降到0°C，在搅拌下加入溴乙酸乙酯（120mmol)，继续搅拌lh，然后升到室 温再搅拌3h，反应完毕后过滤得到固体，用乙醚洗涤5次后在60°C下真空干燥。
[0040]
[00411将上述所得固体与NaBF4按照摩尔比1:1.2的比例加入去离子水中，在常温下搅拌 发生离子交换反应，分离提纯后得到哌啶类离子液体A。
[0042]实施例2~5、对比例1~3的极片制备、电池组装、测试与实施例1相同。不同之处在 于电解液的配置。
[0043] 具体如下：
[0044] 实施例2
[0045] 电解液的配置：以LiPF6为锂盐，哌啶类离子液体A:己二腈：甲基乙基砜为60: 20: 20(质