CN114335728B - 一种用于高电压钴酸锂电池的电解液及钴酸锂电池 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高电压钴酸锂电池的电解液及钴酸锂电池，其中,电解液包括：锂盐电解质、有机溶剂和添加剂；其中，添加剂包括：碳酸亚乙烯酯、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷。本发明通过添加剂中的这四种物质的相互作用，实现电解液在高电压下的优良电性能。
Description
技术领域
本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种用于高电压钴酸锂电池的电解液及钴酸锂电池。
背景技术
随着科技的进步，人们对消费类电子产品、电动交通工具的要求日益提高。钴酸锂体系锂离子电池依据其优异的循环稳定性、较高的体积能量密度和循环寿命，至今仍占据着消费电子市场的大量份额。今天的智能消费电子产品需要高能量密度的锂电池来延长产品的工作时间和使用寿命，为满足大众需求，必须开发更高能量密度、功率密度的锂离子电池来实现长久续航及储能。目前商用的钴酸锂电池充电截止电压大多在4.4V，比容量为160mAh/g，与其理论比容量275mAh/g还有一定的距离，所以钴酸锂体系电池还有很大的开发潜力，提升其电池性能具有现实经济意义。
发展高能量密度锂电池可以通过提高电池工作电压的手段，使正负极材料发挥出更高的比容量，进而提高锂离子电池的质量能量密度和体积能量密度，同时还可以降低锂电池成本，成为近些年人们研究的热点。
但在研究高电压锂电池的过程中，人们发现随着锂离子电池工作电压的升高，传统的锂电池电解液不仅会自身氧化分解，还会和正极材料发生不可逆化学反应，持续消耗活性锂，导致电池阻抗增大，容量保持率低，性能劣化，严重缩短了电池的使用寿命，因此针对高电压锂电池进行相匹配的电解液技术开发就成为关键。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液及钴酸锂电池，该电解液的应用能够确保高电压钴酸锂电池体系的稳定性，并实现其优良的电性能。
第一方面，本发明实施例提供了一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，所述用于高电压钴酸锂电池的电解液，包括：锂盐电解质、有机溶剂和添加剂；
所述添加剂包括：碳酸亚乙烯酯、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷。
优选的，所述锂盐电解质包括：六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双(三氟甲基磺酰亚胺)锂中的一种或几种；
所述锂盐电解质的质量占所述电解液总质量的10％-20％。
优选的，所述有机溶剂包括：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、碳酸甲丙酯、1，4-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、及其卤代衍生物中的任意一种或几种的混合物；
所述有机溶剂的质量占所述电解液总质量的70％-85％。
进一步优选的，所述有机溶剂为所述碳酸乙烯酯、所述碳酸丙烯酯、所述碳酸乙烯酯的卤代衍生物氟代碳酸乙烯酯和所述碳酸甲乙酯的混合物；
其中，所述碳酸乙烯酯的质量占所述有机溶剂的总质量的5％-15％，所述碳酸丙烯酯的质量占所述有机溶剂的总质量的5％-15％，所述氟代碳酸乙烯酯的质量占所述有机溶剂的总质量的3％-10％，所述碳酸甲乙酯的质量占所述有机溶剂的总质量的60％-80％。
优选的，所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.75％-10％；其中，所述碳酸亚乙烯酯的质量占所述电解液总质量的0.05％-0.3％、所述二氟甲基草酸磷酸酯的质量占所述电解液总质量的0.5％-5％、所述七氟丁酸酐占所述电解液总质量的0.1％-2％、所述二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷占所述电解液总质量的0.1％-2％。
优选的，所述添加剂还包括：硫酸乙烯酯和/或己二腈；
其中，所述硫酸乙烯酯的质量占所述电解液总质量的0.1％-1％；所述己二腈的质量占所述电解液总质量的0.1％-1％。
优选的，所述高电压钴酸锂电池为工作电压在4.4V及以上的钴酸锂电池。
第二方面，本发明实施例提供了一种添加剂，所述添加剂用于上述第一方面的电解液中；所述添加剂包括：碳酸亚乙烯酯、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷；其中，所述二氟甲基草酸磷酸酯的结构式为：
所述二氟甲基草酸磷酸酯通过在干燥的三颈圆底烧瓶中，依次加入二氯甲烷、二氟甲基磷酸、吡啶，在冰浴条件下充分搅拌滴入草酰氯后，充分反应后过滤，加水萃取，最后减压蒸馏溶剂，收集馏分得到。
第三方面，本发明实施例提供了一种高电压钴酸锂电池，所述高电压钴酸锂电池包括第一方面所述的用于高电压钴酸锂电池的电解液。
优选的，所述高电压钴酸锂电池的充电截止电压为4.4V及以上。
本发明实施例提供的用于高电压钴酸锂电池的电解液,其添加剂碳酸亚乙烯酯在首次化成中只参与负极固态电解质界面(SEI)膜的形成，并形成稳定的SEI，在形成SEI膜后消耗殆尽，阻止其在正极因高电压不稳定造成的负面影响；高电压下二氟甲基草酸磷酸酯和七氟丁酸酐氧化分解,在正极材料表面形成含有LiF和无机磷酸盐的正极-电解质界面相(CEI)膜，该CEI膜均匀致密，完全包覆住钴酸锂颗粒，避免正极材料表面与电解液直接接触，抑制正极材料中具有高氧化性的过渡金属离子溶出，减少电解液的持续氧化分解，确保电池体系的稳定性；二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷由于在多甲基的作用下，硅氧键的键能能发生变化，使其容易与电解液中的HF发生反应，从而减少电解液中HF的含量，避免HF对电极材料表面及固态电解质膜的攻击，进而保护电极表面及电解液组分的稳定。本申请通过添加剂中这四种物质的相互作用，实现电解液在高电压下的优良电性能。
具体实施方式
下面通过具体的实施例，对本发明进行进一步的说明，但应当理解为这些实施例仅仅是用于更详细说明之用，而不应理解为用以任何形式限制本发明，即并不意于限制本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，用于高电压钴酸锂电池的电解液，包括：锂盐电解质、有机溶剂和添加剂。
锂盐电解质包括：六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双(三氟甲基磺酰亚胺)锂中的一种或几种；锂盐电解质的质量占电解液总质量的10％-20％。
有机溶剂包括：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、碳酸甲丙酯、1，4-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯、及其卤代衍生物中的任意一种或几种的混合物；有机溶剂的质量占电解液总质量的70％-85％。
有机溶剂优选为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和碳酸甲乙酯的混合物；其中，碳酸乙烯酯的质量占有机溶剂的总质量的5％-15％，碳酸丙烯酯的质量占有机溶剂的总质量的5％-15％，氟代碳酸乙烯酯的质量占有机溶剂的总质量的3％-10％，碳酸甲乙酯的质量占有机溶剂的总质量的60％-80％。
添加剂包括：碳酸亚乙烯酯(VC)、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷；添加剂的质量占所述电解液总质量的0.75％-10％；其中，碳酸亚乙烯酯的质量占电解液总质量的0.05％-0.3％、二氟甲基草酸磷酸酯的质量占电解液总质量的0.5％-5％、七氟丁酸酐占电解液总质量的0.1％-2％、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷占电解液总质量的0.1％-2％本申请通过这四种添加剂的相互作用，实现电解液在高电压下的优良电性能。
其中，二氟甲基草酸磷酸酯由二氟甲基磷酸(F2PO(OH)2,CAS编码为74963-39-6)和草酰氯((COCl)2)合成得到。
其中二氟甲基磷酸(F2PO(OH)2)的结构式为：
草酰氯((COCl)2)的结构式为：
合成过程为：在干燥的装有温度计、滴液漏斗、回流冷凝管(管口插上装有无水CaCl2的干燥管)和分水器的250ml三颈圆底烧瓶中，依次加入定量的二氯甲烷、二氟甲基磷酸、吡啶，冰浴条件充分搅拌下慢慢滴入草酰氯后，等待充分反应完过滤，加水萃取，最后减压蒸馏溶剂，收集馏分，得到二氟甲基磷酸草酸酯。
化学反应方程式为：F2PO(OH)2+(COCl)2→F2PO(OCO)2+2HCl↑。
二氟甲基草酸磷酸酯的结构式为：
二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷的结构式为：
添加剂碳酸亚乙烯酯在首次化成中只参与负极固态电解质界面(SEI)膜的形成，并形成稳定的SEI，在形成SEI膜后消耗殆尽，阻止其在正极因高电压不稳定造成的负面影响；高电压下二氟甲基草酸磷酸酯和七氟丁酸酐氧化分解,在正极材料表面形成含有LiF和无机磷酸盐的复合CEI膜，该CEI膜均匀致密，完全包覆住钴酸锂颗粒，避免正极材料表面与电解液直接接触，抑制正极材料中具有高氧化性的过渡金属离子溶出，减少电解液的持续氧化分解，确保电池体系的稳定性；二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷由于在多甲基的作用下，硅氧键的键能发生变化，使其容易与电解液中的HF发生反应，从而减少电解液中HF的含量，避免HF对电极材料表面及固态电解质膜的攻击，进而保护电极表面及电解液组分的稳定。通过添加剂中这四种物质的相互作用，实现电解液在高电压下的优良电性能。
在优选的方案中，添加剂还包括：硫酸乙烯酯(DTD)、己二腈(AND)；其中，硫酸乙烯酯的质量占电解液总质量的0.1％-1％；己二腈的质量占电解液总质量的0.1％-1％。它们在体系中作为辅助添加剂，可以在正负极表面成膜，保护正负极。
本发明实施例提供的用于高电压钴酸锂电池的电解液能够用于高电压钴酸锂电池中，正极材料为钴酸锂，负极为人造石墨或硅碳复合负极。采用本发明电解液的钴酸锂电池充电截止电压可达到4.4V及以上。
因为高电压下钴酸锂克容量发挥更高，因而通过采用本发明提出的用于高电压钴酸锂电池的电解液，有效提高了钴酸锂电池的工作电压和能量密度；而且在相同能量密度的条件下，还可以减少钴酸锂材料的用量，降低电池的成本。
为更好的理解本发明提供的技术方案，下述以多个具体实例分别说明本发明电解液的具体实现以及应用于高电压钴酸锂电池的方法和电池特性。
实施例1
本实施例提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、1％、1％、1％在电解液基液中加入添加剂碳酸亚乙烯酯(VC)、硫酸乙烯酯(DTD)、己二腈(ADN)、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本实施例制备的电解液编号为1#。
实施例2
本实施例提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝10/15/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、1％、1％、1％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、ADN、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本实施例制备的电解液编号为2#。
实施例3
本实施例提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、2％、1％、1％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、ADN、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本实施例制备的电解液编号为3#。
实施例4
本实施例提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、3％、1％、1％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、ADN、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本实施例制备的电解液编号为4#。
实施例5
本实施例提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、1％、2％、1％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、ADN、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本实施例制备的电解液编号为5#。
实施例6
本实施例提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、1％、1％、1.5％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、ADN、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本实施例制备的电解液编号为6#。
实施例7
本实施例提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、2％、0.5％、1％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、ADN、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本实施例制备的电解液编号为7#。
实施例8
本实施例提供一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、2％、0.5％、2％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、ADN、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本实施例制备的电解液编号为8#。
为更好的说明本发明实施例的效果，以对比例1、对比例2和对比例3同以上实施例进行对比。
对比例1
本对比例提供一种电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.3％、0.3％在电解液基液中加入添加剂DTD、ADN，得到电解液。
本对比例制备的电解液编号为9#。
对比例2
本对比例提供一种电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、1％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、AND、二氟甲基草酸磷酸酯，得到电解液。
本对比例制备的电解液编号为10#。
对比例3
本对比例提供一种电解液，具体制备过程如下：
在氩气氛围，环境指标为H2O≤0.5ppm，O2≤2.0ppm的手套箱中，将有机溶剂碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸甲乙酯(EMC)按照质量比EC/PC/FEC/EMC＝15/10/5/70进行混合，然后加入六氟磷酸锂进行溶解，制备六氟磷酸锂浓度为1mol/L的电解液，然后按质量分数分别为0.2％、0.3％、0.3％、1％在电解液基液中加入添加剂VC、DTD、AND、二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷，得到电解液。
本对比例制备的电解液编号为11#。
对于以上各实施例和对比例获得的电解液，采用如下方式进行电池的装配和测试。
钴酸锂电池的制备：
选取适合高电压的钴酸锂为正极材料，将正极材料LiCoO2、碳纳米管CNTs、和聚偏氟乙烯PVDF按照98:1:1的比例混合均匀，涂覆在铝箔集流体上，经过烘箱将其烘干，在辊压机上对其辊压，压实密度为4.0g/cm3，制得所需正极片。
选取人造石墨为负极材料，将人造负极、羧甲基纤维素CMC、导电剂Super P、粘结剂丁苯橡胶(SBR)按照95：1.2：1.8：2的比例混合均匀，制得负极片，极片压实密度为1.65g/cm3。
选取9μm的PE作为基膜，涂覆3μm的陶瓷材料，得到(9+3)涂覆隔离膜，经过叠片的方法将极片制作成2Ah的小软包电池，其中，电解液分别采用上述实施例和对比例中的电解液。
锂电池性能测试：
锂电池的充放电电压窗口设为3.0-4.5V，循环的充放电电流设为1A(0.5C)，循环测试温度为25℃。
测试结果和讨论：
表1为对应用实施例1-8及对比例1-3的电解液的小软包电池的电性能测试结果。
表1
由表1数据可以看出，相比于传统的使用DTD和ADN添加剂的对比例电解液1#制备的电池来说，使用本发明实施例1-8电解液制备的电池循环200周容量保持率有了非常显著的提升。
相比于不含二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐的对比例电解液2#制备的电池，可以看到本发明实施例1-8电解液制备的电池的循环200周容量保持率更优。这是因为高电压下二氟甲基草酸磷酸酯和七氟丁酸酐氧化分解在正极材料表面形成含有LiF和无机磷酸盐的复合CEI膜，该CEI膜均匀致密，完全包覆住钴酸锂颗粒，避免正极材料表面与电解液直接接触，抑制正极材料中具有高氧化性的过渡金属离子溶出，减少电解液的持续氧化分解，确保电池体系的稳定性。
相比于不含二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷的对比例电解液3#制备的电池，可以看到本发明实施例1-8电解液制备的电池的循环200周容量保持率更优。这是因为二乙烯基四(三甲基硅氧基)二硅氧烷由于在多甲基的作用下，硅氧键的键能发生变化，使其容易与电解液中的HF发生反应，从而减少电解液中HF的含量，避免HF对电极材料表面及固态电解质膜的攻击，进而保护电极表面及电解液组分的稳定。
相对于对比例1-3，使用本发明的高电压电解液后，钴酸锂在4.5V高电压条件下电池循环寿命均有一定的提升。说明本发明的高电压电解液在4.5V钴酸锂电池条件下性能良好，与现有钴酸锂电池充电截止电压大多在4.4V相比更具优势。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于高电压钴酸锂电池的电解液，其特征在于，所述用于高电压钴酸锂电池的电解液，包括：锂盐电解质、有机溶剂和添加剂；
所述添加剂包括：碳酸亚乙烯酯、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四（三甲基硅氧基）二硅氧烷;
所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.75%-10%；其中，所述碳酸亚乙烯酯的质量占所述电解液总质量的0.05%-0.3%、所述二氟甲基草酸磷酸酯的质量占所述电解液总质量的0.5%-5%、所述七氟丁酸酐占所述电解液总质量的0.1%-2%、所述二乙烯基四（三甲基硅氧基）二硅氧烷占所述电解液总质量的0.1%-2%;
所述高电压钴酸锂电池为工作电压在4.4V及以上的钴酸锂电池。
2.根据权利要求1所述的用于高电压钴酸锂电池的电解液，其特征在于，所述锂盐电解质包括：六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双(三氟甲基磺酰亚胺)锂中的一种或几种；
所述锂盐电解质的质量占所述电解液总质量的10%-20%。
3.根据权利要求1所述的用于高电压钴酸锂电池的电解液，其特征在于，所述有机溶剂包括：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、碳酸甲丙酯、1，4-丁内酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸乙酯以及这些有机物的卤代衍生物中的任意一种或几种的混合物；
所述有机溶剂的质量占所述电解液总质量的70%-85%。
4.根据权利要求3所述的用于高电压钴酸锂电池的电解液，其特征在于，所述有机溶剂为所述碳酸乙烯酯、所述碳酸丙烯酯、所述碳酸乙烯酯的卤代衍生物氟代碳酸乙烯酯和所述碳酸甲乙酯的混合物；
其中，所述碳酸乙烯酯的质量占所述有机溶剂的总质量的5%-15%，所述碳酸丙烯酯的质量占所述有机溶剂的总质量的5%-15%，所述氟代碳酸乙烯酯的质量占所述有机溶剂的总质量的3%-10%，所述碳酸甲乙酯的质量占所述有机溶剂的总质量的60%-80%。
5.根据权利要求1所述的用于高电压钴酸锂电池的电解液，其特征在于，所述添加剂还包括：硫酸乙烯酯和/或己二腈；
其中，所述硫酸乙烯酯的质量占所述电解液总质量的0.1%-1%；所述己二腈的质量占所述电解液总质量的0.1%-1%。
6.一种用于高电压钴酸锂电池的添加剂，其特征在于，所述添加剂用于上述权利要求1的电解液中；所述添加剂包括碳酸亚乙烯酯、二氟甲基草酸磷酸酯、七氟丁酸酐、二乙烯基四（三甲基硅氧基）二硅氧烷；其中，所述二氟甲基草酸磷酸酯的结构式为：
；/>
所述二氟甲基草酸磷酸酯通过在干燥的三颈圆底烧瓶中，依次加入二氯甲烷、二氟甲基磷酸、吡啶，在冰浴条件下充分搅拌滴入草酰氯后，充分反应后过滤，加水萃取，最后减压蒸馏溶剂，收集馏分得到;
所述添加剂的质量占所述电解液总质量的0.75%-10%；其中，所述碳酸亚乙烯酯的质量占所述电解液总质量的0.05%-0.3%、所述二氟甲基草酸磷酸酯的质量占所述电解液总质量的0.5%-5%、所述七氟丁酸酐占所述电解液总质量的0.1%-2%、所述二乙烯基四（三甲基硅氧基）二硅氧烷占所述电解液总质量的0.1%-2%;
所述高电压钴酸锂电池为工作电压在4.4V及以上的钴酸锂电池。
7.一种高电压钴酸锂电池，其特征在于，所述高电压钴酸锂电池包括权利要求1-5任一所述的用于高电压钴酸锂电池的电解液。
8.根据权利要求7所述的高电压钴酸锂电池，其特征在于，所述高电压钴酸锂电池的充电截止电压为4.4V及以上。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Organosilicon-Based Functional Electrolytes for High-Performance Lithium Batteries;Hualan Wang 等;《advanced energy materials》;第11卷(第28期);2101057中第1-26页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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