一种高电压锂离子电池电解液及使用该电解液的锂离子电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及锂离子电池领域，具体涉及一种高电压锂离子电池电解液及使用该电 解液的锂离子电池。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着手机、平板电脑等电子产品的多功能化，消费者对锂离子电池的能量 密度要求也越来越高。
[0003] 目前，为了提高锂离子电池能量密度，主要通过提高活性材料压实密度和选用充 电截止电位更高的正极活性材料，如：高电压锂钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化 物、锂镍锰氧化物等。但是提高正极活性材料充电截止电位会提高其氧化活性，当锂离子电 池面临环境温度升高、持续放电发热等高温状态时，更加速了活性材料和电解液的反应，进 而引起电池膨胀甚至发生爆炸、燃烧等安全事故。因此，开发电极/电解液界面相容性佳、 耐氧化性强、浸润性好的电解液是提高锂离子电池能量密度和安全性能的关键之一。
[0004] 现阶段锂离子电池电解液普遍采用环状碳酸酯和链状碳酸酯的溶剂组合，电解液 粘度偏高，应用到高压实电池体系中，电解液对电极材料和隔膜的浸润性较差，容易影响电 池容量发挥和降低电池循环寿命。在电解液中选用粘度低、液程宽的羧酸酯溶剂，可以显著 提高电解液电导率和对极片的浸润性能，增加电池放电容量、减少高电压高压实电池低温 条件下的析锂。
[0005] 然而，相比较碳酸酯类溶剂，羧酸酯溶剂在循环过程中容易在负极表面还原沉积， 高温条件下稳定性也略显不足。因此需要选择合适的添加剂组合，以改善电解液与正负极 界面稳定性，减少电池使用过程中的容量衰减和高温产气。
【发明内容】
[0006] 鉴于【背景技术】中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高电压锂离子电池电解 液及使用该电解液的锂离子电池，有效抑制4. 35V以上高电压电池活性材料与电解液的反 应，提高锂离子电池能量密度、改善锂离子电池循环和高温存储性能。
[0007] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0008] -种高电压锂离子电池电解液，包含非水有机溶剂、锂盐及添加剂，所述非水有机 溶剂包含碳酸酯溶剂和占电解液质量百分比为5~50%的羧酸酯溶剂；所述添加剂包含氢 氟醚化合物和具有通式I、通式II、通式III所表示的环状二磺酸酐、链状二磺酸酯、环状二 磺酸酯中的至少一种磺酸衍生物：
[0009]
[0010] 通式I~III中：m，p，n分别为1~5的整数，Ri、R2为碳原子数为1~3的烷基。
[0011] 所述磺酸衍生物为以下物质的任一种及以上：亚乙基二磺酸酐、1，3-亚丙基二磺 酸酐、1，4-亚丁基二磺酸酐、1，5-亚戊基二磺酸酐、1，4- 丁二醇二甲磺酸酯、甲烷二磺酸亚 甲酯。
[0012] 所述磺酸衍生物质量占所述电解液总质量的0. 5%~5. 0%。
[0013] 所述氢氟醚为以下物质的任一种及以上：cf2hcf2ch2ocf2cf2h、cf3cfhcf2ch(ch3) 0CF2CFHCF3、cf3cfhcf2och2cf3、cf3cf(cf3)cf(cf2cf3)och3〇
[0014] 所述氢氟醚质量占所述电解液总质量的1. 0%~10. 0%。
[0015] 所述碳酸酯溶剂为以下物质的一种或者组合：碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲 酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯；所述羧酸酯溶剂为以下物质的一种或者组合：乙酸正丙酯、 乙酸正丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸正丙酯、正丁酸甲酯、正丁酸乙酯。
[0016]所述锂盐为 LiPF6、LiFSI、LiTFSI、LiDFOB、LiBOB 中的任一种及以上。
[0017] 所述添加剂还包括碳酸亚乙烯酯、1，3-丙烷磺酸内酯、硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯 酯、丁二腈、己二腈、乙二醇双（丙腈）醚中的任意一种及以上；其占锂离子电池电解液总质 量的 0? 5%~10. 0%。
[0018] -种锂离子电池：包括正极片、负极片、隔膜以及以上所述的高电压锂离子电池电 解液；所述正极片活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂或镍锰酸锂中任意 一种，所述负极片活性物质为人造石墨、天然石墨、硅碳复合材料、钛酸锂中任意一种。
[0019] 本发明的优点在于：
[0020] 1、本发明选用粘度低、液程宽的羧酸酯作为主溶剂之一，可以显著提高电解液电 导率和对极片的浸润性能，增加电池放电容量、减少高电压高压实电池低温条件下的析锂。 此外，低粘度的羧酸酯溶剂还可以有效缩短电池注液时间、改善电池倍率特性。
[0021] 2、本发明选用的磺酸衍生物添加剂具有良好的成膜性能，在电极表面形成的界面 保护膜稳定性好，可以有效抑制电池在循环过程中的容量衰减和高温环境下的产气膨胀。
[0022] 3、氢氟醚中的氟碳链可以改善电解液对电极材料的浸润性、降低电极界面阻抗； 同时氟元素的取代提高了醚化合物的氧化电位，氢氟醚作为添加剂加入到电解液中，可有 效增强电解液耐氧化性，减少电解液在电极表面的分解反应，改善电池高电压循环性能和 储存性能。
【附图说明】
[0023] 图1为实施例1和对比例1的锂离子电池电解液制备的石墨/LiNi a5MnQ.3CoQ.20 2电 池3. 0V~4. 35V 1C循环充放电测试容量对比图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合实施例对本发明做进一步描述，本发明的实施包括但不限于以下实施方 式。任何不偏离本
【发明内容】
的变化或替换能够为本领域的技术人员所理解，都应在本发明 的保护范围以内。
[0025] 在充满氩气的手套箱内进行电解液的配制。配制工艺如下：首先按比例将各溶剂 进行混合，然后按设计配方比例添加各添加剂，待混合溶液充分冷却后，缓慢加入所需的电 解质锂盐，充分搅拌混合均匀得到所需要的电解液。
[0026] 具体实施例和对比例的质量配比列于表1 :
[0027]
[0028] 将表1所示配比制备的锂离子电池电解液注入经过充分干燥的石墨