一種電解液及其制備方法、鋰離子二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及鋰離子電池領(lǐng)域，尤其涉及一種電解液及其制備方法，以及使用該電 解液的鋰離子二次電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，改善鋰離子電池電解液低溫性能常用方法之一是引入低熔點(diǎn)的線性羧酸酯 (乙酸乙酯，丙酸乙酯，丁酸乙酯等線性羧酸酯)。然而，電解液中高含量的線性碳酸酯(本身 具有微弱的電化學(xué)不穩(wěn)定性）易與嵌鋰態(tài)的石墨負(fù)極（目前常見的鋰離子電池負(fù)極材料）反 應(yīng)，造成鋰離子電池循環(huán)性能大幅度衰減。此外，鋰離子電池正朝著高電壓、高能量密度的 方向穩(wěn)步發(fā)展，高電壓鈷酸鋰、高電壓層狀三元正極材料在高電壓鋰離子電池體系中得到 了迅速的發(fā)展。作為鋰離子電池的重要組成部分，高電壓的鋰離子電池電解液成為充分發(fā) 揮高電壓正極材料電化學(xué)性能的關(guān)鍵。
[0003] 具體的，為了改善電解液的低溫性能，公開號(hào)為CN 101252207 A，公開日為2008 年8月27日的中國專利："一種鋰離子電池用低溫電解液"，提出使用線性碳酸酯及r-丁內(nèi) 酯來改善鋰離子電池的低溫性能；公開號(hào)為CN 103682444 A，公開日為2014年3月26日 的中國專利："一種鋰二次電池電解液"，提出氫氟醚在高電壓鋰離子電池電解液當(dāng)中的應(yīng) 用，但其均未涉及到含氟羧酸酯作為非水溶劑在電解液中的應(yīng)用。為了同時(shí)改善鋰離子電 池電解液的高電壓及低溫特性，本發(fā)明提出將部分氟化后的羧酸酯作為非水溶劑應(yīng)用在鋰 離子電池電解液中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服以上【背景技術(shù)】中提到的不足和缺陷，提供一 種含有含氟羧酸酯非水溶劑的電解液及其制備方法，并且提供一種含有該電解液的鋰離子 二次電池，綜合改善電解液在低溫及高電壓狀態(tài)下的性能。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為一種電解液，包括非水有機(jī)溶劑、 電解質(zhì)鋰鹽，所述非水有機(jī)溶劑含有通式為R f-C00_CnH2n+1的含氟線性羧酸酯，其質(zhì)量占電 解液總質(zhì)量的〇. 〇1~90% ;所述含氟線性羧酸酯的結(jié)構(gòu)通式如下所示：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電解液，其特征在于，包括非水有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽，所述非水有機(jī)溶劑含有 通式為R f-C00-CnH2n+1的含氟線性羧酸酯，其質(zhì)量占電解液總質(zhì)量的0. 01~90% ; 所述含氟線性羧酸酯的結(jié)構(gòu)通式如下所示：
Rf為碳原子數(shù)為1~1〇的氟代烷基，1彡η彡2。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述非水有機(jī)溶劑包括碳酸乙烯酯、碳 酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、Y-丁內(nèi)酯、二甲氧基甲烷、二甲氧基乙 烷、二乙氧基乙烷、四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃、甲酸乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、 氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯中的至少一種化合物。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，所述電解質(zhì)鋰鹽為四氟硼酸鋰、六氟磷 酸鋰、雙草酸硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、雙(三氟甲基）黃酰亞胺鋰、雙氟黃酰亞胺鋰中的至 少一種化合物，所述電解質(zhì)鋰鹽的質(zhì)量占所述電解液總質(zhì)量的8~20%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電解液，其特征在于，還包括添加劑，所述添加劑為碳酸亞乙 烯酯、1，3-丙磺酸內(nèi)酯、丁二腈、己二腈、碳酸乙烯亞乙酯、氟苯、對(duì)氟甲苯、聯(lián)苯、環(huán)己基苯 中的至少一種化合物，所述添加劑的質(zhì)量占所述電解液總質(zhì)量的0. 1~1〇%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任意一項(xiàng)所述的電解液，其特征在于，所述含氟線性羧酸酯包括 雜質(zhì)：化合物I和化合物II，所述化合物I為具有通式為R f-COOH的含氟羧酸酯類化合物， 所述化合物II為具有通式為CnH2n+10H的含羥基化合物；其中R f為碳原子數(shù)為1~10的氟代 烷基，1 < η < 2 ;所述含氟線性羧酸酯含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0. 1%的上述雜質(zhì)。
6. -種如權(quán)利要求]-5中任意一項(xiàng)所述的電解液的制備方法，其特征在于，包括以下 步驟：將非水有機(jī)溶劑經(jīng)過分子篩脫水、脫醇后，純度達(dá)到99. 95%以上，將提純后的溶劑比 例混合均勻后，再通過充滿氬氣的手套箱向上述溶劑加入添加劑，最后添加電解質(zhì)鋰鹽，待 電解質(zhì)鋰鹽完全溶解后，置于密封的氟化瓶內(nèi)保存待用。
7. -種鋰離子二次電池，其特征在于，包括正極材料、負(fù)極材料、隔離膜及如權(quán)利要求 1~5中任意一項(xiàng)所述的電解液。
8. -種如權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述正極材料為 LiNixCoyMrVryO2' LiNixMn2_x04、LiMnP0 4、LiFexMnyPO4' LiCoP04、Li2FeSiO4' LiCoO2中的一種， 其中x>0. 4。
9. 一種如權(quán)利要求7所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述負(fù)極材料為金屬鋰、碳 質(zhì)材料、硅基材料、過渡金屬氧化物、錫基材料或鈦酸鋰中的一種。
10. -種如權(quán)利要求7~9中任意一項(xiàng)所述的鋰離子二次電池，其特征在于，所述隔離膜 為聚丙烯隔膜、聚乙烯隔膜中的一種或兩者的復(fù)合隔膜。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電解液及其制備方法、及包括該電解液的鋰離子二次電池，該電解液包括非水有機(jī)溶劑、電解質(zhì)鋰鹽，該非水有機(jī)溶劑含有通式為Rf-COO-CnH2n+1的含氟線性羧酸酯，其質(zhì)量占電解液總質(zhì)量的0.01~90%；其中Rf為碳原子數(shù)為1~10的氟代烷基，1≤n≤2。該制備方法包括以下步驟：將提純后的非水有機(jī)溶劑按比例混合均勻后，再通過充滿氬氣的手套箱向上述溶劑加入添加劑，電解質(zhì)鋰鹽，待電解質(zhì)鋰鹽完全溶解后，置于密封的氟化瓶內(nèi)保存待用。本發(fā)明中的非水溶劑的電化學(xué)穩(wěn)定性高，可以拓寬電解液的電化學(xué)氧化窗口，改善鋰離子電池電解液在高電壓下的容量發(fā)揮及循環(huán)穩(wěn)定特性。
【IPC分類】H01M10-0525, H01M10-0569
【公開號(hào)】CN104659416
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510052855
【發(fā)明人】李新海, 顏果春, 王志興, 郭華軍, 彭文杰, 胡啟陽
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請(qǐng)日】2015年2月2日