CN108270035B - 一种含有高浓度锂盐的电池电解液 - Google Patents

一种含有高浓度锂盐的电池电解液 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种含有锂盐、氟代溶剂和有机溶剂的电池电解液，所述锂盐在氟代溶剂中的溶解度低于0.5M。本发明提供的电池电解液，可以改善使用高浓度锂盐的电解液的高粘度和低电导率问题，适合应用于高电压电池。

Description

一种含有高浓度锂盐的电池电解液
技术领域
本发明涉及一种电池电解液，特别是涉及一种含有高浓度锂盐的电池电解液。
背景技术
锂离子电池因具有工作电压高、能量密度大、自放电率低、无记忆效应、循环寿命长和无污染等优点，被广泛应用于日常生活的各个领域，例如各种便携式电子设备等。具有高电压和大容量的锂离子电池是未来更小更轻电池的发展方向，例如使用LiNi0.5Mn1.5O4和LiCoPO4等作为高电压正极材料的锂离子电池的放电电压可高达5V左右，使其在大功率电气设备(尤其是电动汽车)上的使用成为可能。
当前应用于商品化锂离子电池的液体电解液一般以六氟磷酸锂(LiPF6)作为锂盐，以高粘度、高介电常数的环状碳酸酯如碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)与低粘度、低介电常数链状碳酸酯如碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、甲基乙基碳酸酯(EMC)构成的混合物为溶剂。当前商用的锂离子电池电解液的浓度为1～1.5mol/L。虽然此种液体电解液获得了广泛应用，但是前述锂离子电池的电解液在高电压下容易分解，导致锂离子电池的充放电效率比较低，循环性能比较差。并且，该电解液所使用的锂盐LiPF6具有热稳定性差、对水分敏感等问题，限制了电解液的使用温度范围，并且对电解液所用材料的含水量和制备过程提出了严格的要求。
与低浓度电解液中存在较多的自由溶剂分子和阴离子不同，高浓度电解液中几乎所有的溶剂分子和阴离子都参与锂离子的溶剂化，形成特殊的溶剂化结构，带来了一系列突出的性能。首先，电解液的反应活性被明显降低，有助于抑制碳酸酯类电解液在较高电压下被氧化，也能防止起在较低电压下被还原，是获取对电极稳定性好的电解液的有效措施。第二，高浓度电解液还有助于抑制双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)为代表的磺酰亚胺基电解液对铝箔的腐蚀。第三，高浓度电解液中可燃性溶剂分子较少，电解液的可燃性降低。第四，高浓度电解液中溶剂分子与锂离子结合力强，因而溶剂不易挥发，进而电解液的热稳定性显著提升。第五，高浓度电解液有助于抑制金属锂枝晶的生长，但是，电解液中锂盐的比例过高，甚至达到4mol/L以上，会显著增加电解液的粘度，降低锂离子的活性，造成电解液电导率的明显降低，同时也不利于电解液和电极之间的良好润湿。
因此，对锂离子电池电解液中高浓度锂盐的高粘度和低电导率进行改善显得十分必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电池电解液，能够解决高浓度电解液的高粘度和低电导率的问题，可以应用于高电压电池。
本发明提供如下技术方案：
一种含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：
所述电解液含有锂盐、氟代溶剂和有机溶剂；
所述锂盐在电解液中的摩尔浓度高于1.5mol/L；
所述氟代溶剂选自以下结构式(I)所示的化合物和结构式(II)所示的化合物中的至少一种
Figure BDA0001412916120000021
其中：R选自C1～C10的烷基或C1～C10的氟代烷基，Rf1、Rf2独立地选自C1～C10的氟代烷基；
所述锂盐在氟代溶剂中的溶解度低于0.5mol/L。
本发明提供的电解液，使用的锂盐在电解液中的摩尔浓度高于2mol/L。
更进一步的，所述锂盐在电解液中的摩尔浓度还可以高于3.0mol/L。
本发明提供的电解液，使用的溶剂包括氟代溶剂和有机溶剂。其中选用的氟代溶剂，需使锂盐在氟代溶剂中的溶解度低于0.5M。更进一步的，所述锂盐在氟代溶剂中的溶解度可以低于0.1M。
所述氟代溶剂，选自结构式(I)所示的化合物和结构式(II)所示的化合物中的至少一种。
其中结构式(I)所示的化合物，取代基R选自C1～C10的烷基或C1～C10的氟代烷基。
优选的是，所述取代基R选自C1～C5的烷基或C1～C5的氟代烷基。
进一步优选的是，所述取代基R选自C1～C3的烷基或C1～C3的氟代烷基。
其中结构式(II)所示的化合物，取代基Rf1、Rf2独立地选自C1～C10的氟代烷基。
优选的是，所述取代基Rf1、Rf2独立地选自C1～C6的氟代烷基。
进一步优选的是，所述取代基Rf1、Rf2独立地选自C1～C4的氟代烷基。
氟代溶剂的用量，优选为，在电解液中氟代溶剂的质量分数为5～90％。进一步优选的是，所述氟代溶剂在电解液中的质量分数为30～60％。
当所述氟代溶剂含有选自结构式(I)所示的化合物和结构式(II)所示的化合物时，结构式(I)所示的化合物与结构式(II)所示的化合物之间可以以任何比例混合。
本发明提供的电解液，使用的有机溶剂可以是本领域常用的有机溶剂。优选的是，所述有机溶剂选自环状碳酸酯类、链状碳酸酯类和醚类化合物中的至少一种。
其中环状碳酸酯类，优选的是，所述环状碳酸酯类选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和碳酸亚丁酯中的至少一种。
其中链状碳酸酯类，优选的是，所述链状碳酸酯类化合物选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、C3～C8脂肪单醇和碳酸合成的碳酸酯衍生物中的至少一种。
其中醚类化合物，优选的是，所述醚类化合物选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的至少一种。
有机溶剂的用量，优选的是，所述有机溶剂在电解液中的质量分数为20～98％。进一步优选的是，所述有机溶剂在电解液中的质量分数为40～70％。
本发明提供的电解液，使用的锂盐，可以是本领域常用的锂盐。
优选的是，所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂、高氯酸锂(LiSO3CF3)、双三氟甲基磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。
进一步优选的是，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和高氯酸锂中的至少一种。
本发明提供的电解液，除含有锂盐、氟代溶剂和有机溶剂外，还可以进一步的含有功能添加剂。可根据功能需要，选择不同的功能添加剂。
优选的是，所述功能添加剂选自联苯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-(1-丙烯)磺内酯、亚硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、环己基苯、叔丁基苯、己二腈和丁二腈中的至少一种。
本发明提供的电解液，适合用于锂离子电池、锂硫电池或锂空气电池。尤其适合用于电压高于4.2V的锂离子电池。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
以下实施例中所述氟代醚的缩写如下：
HFFMOP为三氟乙酸乙酯，HFMOP为(CF3)2CHOCH3，HFEOP为(CF3)2CHOCH2CH3，HFTFPOP为(CF3)2CHOCH2CF2CF2H，TFEOTFP为HCF2CF2OCH2CF2CF2H，TFEOPFP为HCF2CF2OCH2CF2CF3，HFME为CF3CF2CHFOCH2CH3。PEFA为五氟丙酸乙酯，HFPE为CF3CF2CHFOCH2CH3。
实施例1
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFFMOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为25％，得到锂离子电池电解液。
实施例2
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFMOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为40％，随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例3
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到7.0mol/L。之后向电解液中加入HFMOP，使HFMOP在电解液中的质量分数为20％，随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例4
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiFSI，使之浓度达到7.0mol/L。之后向电解液中加入HFFMOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为30％，随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例5
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFMOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为30％。之后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例6
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFMOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为50％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例7
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiSO3CF3为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiSO3CF3，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFEOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为10％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例8
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiSO3CF3为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiSO3CF3，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFEOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为20％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例9
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiSO3CF3为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiSO3CF3，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFEOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为30％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例10
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFEOP，使HFFMOP在电解液中的质量分数为20％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例11
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFTFPOP，使HFTFPOP在电解液中的质量分数为30％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例12
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFTFPOP，使HFTFPOP在电解液中的质量分数为50％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例13
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiFSI，使之浓度达到7.0mol/L。之后向电解液中加入HFME，使HFME在电解液中的质量分数为20％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例14
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiFSI，使之浓度达到7.0mol/L。之后向电解液中加入HFME，使HFME在电解液中的质量分数为30％。再向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
实施例15
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiPF6为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiPF6，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入PEFA，使PEFA在电解液中的质量分数为20％，得到锂离子电池电解液。
实施例16
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiPF6为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiPF6，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入PEFA，使PEFA在电解液中的质量分数为40％,得到锂离子电池电解液。
实施例17
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiPF6为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiPF6，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入PEFA，使PEFA在电解液中的质量分数为40％，随后向电解液中添加氟代碳酸乙烯酯作为电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％，得到锂离子电池电解液。
实施例18
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiPF6为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiPF6，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFPE，使HFPE在电解液中的质量分数为30％，得到锂离子电池电解液。
实施例19
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiPF6为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiPF6，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFPE，使HFPE在电解液中的质量分数为30％。之后向电解液中添加双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)作为添加剂，使其在电解液中的质量分数为2％，得到锂离子电池电解液。
实施例20
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiPF6为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiPF6，使之浓度达到5.0mol/L。之后向电解液中加入HFMOP，使HFMOP在电解液中的质量分数为50％，得到锂离子电池电解液。
实施例21
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以二氟草酸硼酸锂为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入二氟草酸硼酸锂，使之浓度达到3.0mol/L。之后向电解液中加入HFMOP，使HFMOP在电解液中的质量分数为50％，得到锂离子电池电解液。
实施例22
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以高氯酸锂为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入高氯酸锂，使之浓度达到3.0mol/L。之后向电解液中加入HFMOP，使HFMOP在电解液中的质量分数为50％，得到锂离子电池电解液。
对比例1
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到1.0mol/L。随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
对比例2
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiFSI，使之浓度达到1.0mol/L。随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
对比例3
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiSO3CF3为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiSO3CF3，使之浓度达到1.0mol/L。随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
对比例4
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiTFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiTFSI，使之浓度达到5.0mol/L。随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
对比例5
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiFSI为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiFSI，使之浓度达到7.0mol/L。随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
对比例6
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiSO3CF3为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiSO3CF3，使之浓度达到5.0mol/L。随后向电解液中添加PS、VC、FEC三种电解液添加剂，使其在电解液中的质量分数分别为2％、2％和8％，得到锂离子电池电解液。
对比例7
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiPF6为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiPF6，使之浓度达到1.0mol/L,得到锂离子电池电解液。
对比例8
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以LiPF6为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入LiPF6，使之浓度达到5.0mol/L,得到锂离子电池电解液。
对比例9
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以二氟草酸硼酸锂为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入二氟草酸硼酸锂，使之浓度达到3.0mol/L，得到锂离子电池电解液。
对比例10
一种锂离子电池电解液，包括碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯两种碳酸酯溶剂，以高氯酸锂为锂盐。其制备方法为：将碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯按体积比3∶7混合，然后加入高氯酸锂，使之浓度达到3.0mol/L，得到锂离子电池电解液。
将实施例1至14和对比例1至6制备得到的电解液，进行测试，分别测试以下指标：
(1)20℃下电解液的电导率、粘度及其与隔膜的接触角；
(2)以铝箔为参比电极、金属锂作为对电极和工作电极为三电极，测试电解液对Al铂的LSV曲线，记录4.4V下不同电解液对铝箔的腐蚀电流；
(3)采用不同的电解液组装LiCoO2/Li半电池，测试不同电池在20℃下，截止电压为3.0V～4.4V时0.5C倍率下循环50周后的容量保持率。
表1
Figure BDA0001412916120000111
将实施例15至22和对比例7至10制备得到的电解液，进行测试，分别测试以下指标：
(1)20℃时电解液的电导率、粘度及其与隔膜的接触角；
(2)以Pt箔为工作电极、金属锂作为对电极和参比为三电极，测试电解液＝的LSV曲线，记录4.4V下不同电解液的氧化电流；
(3)采用不同的电解液组装LiCoO2/Li半电池，测试不同电池在20℃下，截止电压为3.0V～4.4V时0.5C倍率下循环50周后的容量保持率。
测试结果汇总在表2中。
表2
Figure BDA0001412916120000121
有表1和表2可知，本发明提供的电解液与现有技术相比，不仅粘度低、电导率高、与隔膜的接触角较小、与隔膜具有较好的浸润性、有利于隔膜同电解液之间的亲和、扩大隔膜与电解液的接触。而且本发明提出的电解液具有高浓度电解液所具有的优点，如高电压性能优越和抑制磺酰亚胺基电解液对铝箔的腐蚀等。

Claims (12)

1.一种含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：
所述电解液含有锂盐、氟代溶剂和有机溶剂；
所述锂盐在电解液中的摩尔浓度高于3.0mol/L；所述氟代溶剂在电解液中的质量分数为5～90％，有机溶剂在电解液中的质量分数为20～98％；
所述氟代溶剂选自以下结构式(I)所示的化合物和结构式(II)所示的化合物中的至少一种
Figure FDA0002457176440000011
其中：R选自C1～C10的烷基或C1～C10的氟代烷基，Rf1、Rf2独立地选自C1～C10的氟代烷基；
所述锂盐在氟代溶剂中的溶解度低于0.5M。
2.按照权利要求1所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：所述锂盐在氟代溶剂中的溶解度低于0.1M。
3.按照权利要求1所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：R选自C1～C5的烷基或C1～C5的氟代烷基，Rf1、Rf2独立地选自C1～C6的氟代烷基。
4.按照权利要求1所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：R选自C1～C3的烷基或C1～C3的氟代烷基，Rf1、Rf2独立地选自C1～C4的氟代烷基。
5.按照权利要求1所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：所述电解液中，氟代溶剂的质量分数为30～60％，有机溶剂的质量分数为40～70％。
6.按照权利要求1所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：所述锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二草酸硼酸锂、4,5-二氰基-2-三氟甲基咪唑锂、高氯酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和双氟磺酰亚胺锂中的至少一种。
7.按照权利要求6所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和高氯酸锂中的至少一种。
8.按照权利要求1所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：所述有机溶剂选自环状碳酸酯类化合物、链状碳酸酯类化合物、醚类化合物和羧酸酯中的至少一种。
9.按照权利要求8所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于：
所述环状碳酸酯类化合物选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、γ-丁内酯和碳酸亚丁酯中的至少一种；
所述链状碳酸酯类化合物选自碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲基乙基酯、C3～C8脂肪单醇和碳酸合成的碳酸酯衍生物中的至少一种；
所述醚类化合物选自四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、1,3-二氧环戊烷、乙二醇二甲醚、二甲氧甲烷、1,2-二甲氧乙烷和二甘醇二甲醚中的至少一种；
所述羧酸酯包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯中的至少一种。
10.按照权利要求1所述的含有高浓度锂盐的电池电解液，其特征在于所述电解液含有锂盐、氟代溶剂、有机溶剂和功能添加剂，
所述功能添加剂选自联苯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸丁烯酯、1,3-丙磺酸内酯、1,4-丁磺酸内酯、1,3-(1-丙烯)磺内酯、亚硫酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、环己基苯、叔丁基苯、己二腈和丁二腈中的至少一种。
11.一种权利要求1-10任一所述含有高浓度锂盐的电池电解液的应用，其特征在于所述电解液用于锂离子电池、锂硫电池或锂空气电池。
12.按照权利要求11所述的含有高浓度锂盐的电池电解液的应用，其特征在于所述电解液用于电压不低于4.2V的锂离子电池。
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