CN115995610B

CN115995610B - 一种高性能锂离子电池电解液及其制备方法和应用

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Publication number: CN115995610B
Application number: CN202310279438.7A
Authority: CN
Inventors: 何蕊; 魏爱佳; 张利辉; 刘振法; 刘鹏; 李晓辉; 张茜
Original assignee: Hebei Shengtai Materials Co ltd; Energy Research Institute of Hebei Academy of Sciences
Current assignee: Hebei Shengtai Materials Co ltd; Energy Research Institute of Hebei Academy of Sciences
Priority date: 2023-03-22
Filing date: 2023-03-22
Publication date: 2023-06-27
Anticipated expiration: 2043-03-22
Also published as: CN115995610A

Abstract

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高性能锂离子电池电解液及其制备方法和应用。本发明提供的高性能锂离子电池电解液的原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂；其中溶剂为砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚的混合物。该高性能锂离子电池电解液克服了高浓度电解液的黏度高、润湿性差、电导率低等问题，具有较高的电导率和较宽的电化学稳定窗口，同时兼具良好的低温性能和安全性。其制备方法操作简单，易于在实验室或商业化生产规模设备上实现。以该高性能锂离子电池电解液制成的锂离子电池具有较高的电导率、较宽的电化学稳定窗口和良好的安全性，并具有良好的低温性能，在低温下运行能够保持较高的电化学性能。

Description

一种高性能锂离子电池电解液及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高性能锂离子电池电解液及其制备方法和应用。

背景技术

锂离子电池具备能量密度高、循环寿命长、环境友好、无记忆效应等优点，被广泛应用于电脑、手机等多种电子设备中，还是电动汽车最主要的可选动力电源之一。在锂离子电池中，电解液是连接正负极的重要载体，是决定电池的倍率、循环性能、工作电压、工作温度范围以及安全性能的重要因素，但目前锂离子电池电解液仍有不足，例如：碳酸酯电解液是锂离子电池最常用的电解液体系，但在高电压电池体系中，会因氧化分解而造成高电压电极循环容量严重衰减；低浓度醚类电解液中，醚类溶剂分子与锂离子之间存在极强的化学作用，锂离子难于去溶剂化，当稀疏分布在醚类溶剂分子之间的锂离子嵌入锂离子电池的石墨负极时，醚类溶剂分子会共同嵌入到石墨的层间而引起石墨的剥离，导致电池的比容量衰减、循环稳定性下降；含有大量的有机溶剂的锂离子电池电解液易于燃烧，过充、高温、碰撞等外界因素都有可能引起锂离子电池剧烈放热，甚至导致燃烧、爆炸，而应用锂离子电池的电脑、手机等电子设备或电动汽车均为人类日常生活品，贴近使用者，电池的安全性会直接关系到使用者的生命安全；锂离子电池电解液在低温环境下存在溶质析出情况，会导致电池性能下降。

高浓度电解液（HCE）相对于低浓度电解液，具备电化学窗口更宽，电池的循环稳定性能和能量密度更高，能有效抑制锂枝晶等优点，并因此而备受关注。而与此同时，高浓度电解液由于盐含量的增加，其粘度也随之增加，从而降低了锂离子的活性，使离子电导率降低，且高粘度使其与电极或隔膜之间不易形成良好的浸润，进而导致电池阻抗的持续增加进而缩短循环寿命。现有技术一般通过添加稀释剂的方法来降低粘度，增加离子电导率，提高电池倍率性能，并由此得到局部高浓度电解液（LHCE）。但添加剂不应影响电解液中原有的盐-溶剂的配位，并应尽可能地保留甚至增强高浓度电解液的独特性能。另外，现有技术一般通过添加阻燃剂来实现电解液的阻燃，但阻燃剂加入后通常不利于固体电解质界面膜（SEI膜）的形成和稳定，导致电池性能大打折扣。这意味着局部高浓度锂离子电池电解液中的添加剂并不能任意选择，需要与电解液体系中的其他成分能够合理配合，这也就意味着局部高浓度锂离子电池电解液的研发难度较大。也正因如此，目前局部高浓度锂离子电池电解液的研究成果数量并不多，有待进一步丰富，为锂离子电池的商业化发展提供更多选择和参考。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种高性能锂离子电池电解液及其制备方法和应用。本发明提供的高性能锂离子电池电解液属于一种局部高浓度锂离子电池电解液，具有高化学性能和安全性以及良好的低温性能。

为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下技术方案：

本发明第一方面提供了一种高性能锂离子电池电解液，其原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂；其中，所述溶剂为砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚（DME）的混合物，所述电解质锂盐在所述溶剂中的摩尔量浓度为2~5mol/L，所述稀释剂选自1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（HFE）、双(2,2,2-三氟乙基)醚（BTFE）和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚（HFME）中的至少一种，所述溶剂与稀释剂的质量比为1:3~6。

本发明以砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚的混合物作为溶剂，砜类有机溶剂具有抗氧化稳定性，并具有高介电常数和低可燃性，但黏度大、润湿性差。乙二醇二甲醚为非质子极性溶剂，不会溶解电解质锂盐，且具有较低的黏度和较高的电化学稳定性。二者合用，有利于改善该电解液的倍率性能和润湿性，提高电池性能和安全性。

HFE、BTFE和HFME为非质子极性溶剂，不会溶解电解质锂盐；具有较低的黏度，能够与砜类有机溶剂混溶；具有较低的介电常数，较宽的电化学窗口以及较高的电化学稳定性。本发明中稀释剂的体积大于溶剂，能够使所有锂离子与阴离子形成配位。因此，将上述稀释剂与该电解液的溶剂合用有利于降低该电解液的黏性、提高其润湿性，使电解液容易分散和浸润电池隔膜和正负极表面；能提高锂离子电导率，提高该电解液的倍率性能；溶剂中的阴离子经分解产生的无机成分能够在电池正极和负极表面生成均一稳定的SEI膜，抑制溶剂的共嵌入，大大增加了锂离子的嵌入和脱出过程的可逆性，进而提高电池的循环稳定性；同时还能改善其低温性能，使该电解液满足低温使用，并在低温下依然具有良好的倍率性能；还能够使溶剂保持良好的成层性能，使电池具有抑制锂枝晶生长的性能，提高其安全性。其中HFE和BTFE为惰性溶剂，还有利于提升电解液的阻燃效果，从而能够进一步提高锂离子电池的安全性。

本发明通过以上成分的配合，获得了一种低浓度、低成本的局部高浓度锂离子电池电解液，克服了高浓度电解液的黏度高、润湿性差、电导率低等问题，可在锂离子电池的电极材料表面形成稳定的以无机成分为主的SEI膜，该SEI膜均一稳定，具有较高的电导率和较宽的电化学稳定窗口，同时兼具良好的低温性能和安全性。

结合第一方面，所述砜类有机溶剂包括甲基乙基砜(EMS)、三氟甲基乙基砜(FMES)和三氟甲基丙基砜(FMPS)和环丁砜中的至少一种。

结合第一方面，所述砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚（DME）的质量比为2~5:6~10。

优选地，所述砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚（DME）的质量比为3.5:8。

结合第一方面，所述电解质锂盐为双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、双（三氟甲基）磺酰亚胺锂（LiTFSI）和双（五氟乙基）磺酰亚胺锂（LiBETI）中的至少一种。以上电解质锂盐离子具有较高的导电率与较好的电化学稳定性。

结合第一方面，所述稀释剂为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（HFE）和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚（HFME）的混合物。HFE和BTFE均能降低电解液粘度、提高抗阻燃性，但HFE相对于BTFE成本更低。实验发现，将HFE和HFME配合使用，可显著改善电解液粘度和润湿性，获得优异的倍率性能。

优选地，所述1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚的质量比为7~9:1。

结合第一方面，所述添加剂包括五氟环三磷腈、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和磷酸酯类添加剂，所述添加剂的质量为所述溶剂和稀释剂质量之和的0.5%-3%。

五氟环三磷腈添加剂能在锂离子电池正极表面生成稳定的SEI膜，从而抑制电解液在锂离子循环中的氧化分解，并减少电池正极材料结构的破坏。同时五氟环三磷腈还能提高电解液的阻燃性，从而提高锂离子电池的安全性能。

1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷能够提高溶质的溶剂性，防止溶质在低温条件下结晶析出从而提高电解液的低温性能；同时1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷还能降低电解液的电阻，增大锂离子的电离度。实验发现，1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷与五氟环三磷腈、磷酸酯类添加剂合用具有协同作用，在0.5%-3%的质量百分比范围内添加即可有助于维持电池容量以及电导率的稳定，提高电池高倍率下的放电性能。

优选地，所述磷酸酯类添加剂包括磷酸三甲酯（TMP）、磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三丁酯（TBP）和三氟乙基磷酸酯（TFFP）中的至少一种。上述磷酸酯类添加剂能够降低电解液的可燃性，将其与稀释剂HFE或BTFE配合使用，能够进一步提升电解液在空气中阻燃效果，进而提高锂离子电池的安全性。

优选地，所述五氟环三磷腈、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和磷酸酯类添加剂的质量比为2~4:2~4:5~9。

本发明第二方面提供上述高性能锂离子电池电解液的制备方法，具体包括以下操作：

将所述砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚混合均匀，加入所述电解质锂盐，混合均匀后加入所述稀释剂并混合均匀，再加入所述添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

本发明的制备方法操作简单，易于在实验室或商业化生产规模设备上实现。

用于制备上述高性能锂离子电池电解液的容器应先进行除水除氧的预处理，以减少水份和氧气的影响。在制备过程中可通过向容器内通入惰性气体的方式进一步确保减少氧气的干扰。

本发明第三方面提供上述高性能锂离子电池电解液在制备锂离子电池中的应用，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和上述高性能锂离子电池电解液。由上述高性能锂离子电池电解液制成的锂离子电池具有较高的电导率、较宽的电化学稳定窗口和良好的安全性，并具有良好的低温性能，在低温下运行能够保持较高的电化学性能。

示例性地，所述正极片材料为LiFe_0.7Mn_0.3PO₄聚阴离子氧化物，负极片材料为硅碳。

附图说明

图1为本发明实施例中SEI膜的示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明的高性能锂离子电池电解液是一种应用于锂离子电池的局部高浓度电解液。电解液在锂离子电池中是连接正负极的重要载体，对于电池的倍率、循环性能、工作电压、工作温度范围以及安全性能至关重要。碳酸酯电解液在高电压电池体系中会因氧化分解而造成高电压电极循环容量严重衰减；锂离子电池电解液中含有大量的有机溶剂，易于燃烧，但阻燃剂的加入容易降低电池性能；低浓度醚类电解液会由于醚类溶剂分子的共同嵌入而导致电池的比容量衰减、循环稳定性下降。高浓度电解液相对于低浓度电解液，具备电化学窗口更宽，电池的循环稳定性能和能量密度更高，能有效抑制锂枝晶等优点，但高浓度电解液由于盐含量的增加，其粘度也随之增加，从而降低了锂离子的活性，使离子电导率降低，且高粘度使其与电极或隔膜之间也不易形成良好的浸润，进而导致电池阻抗的持续增加进而缩短循环寿命。

为了解决以上问题，本发明通过对锂离子电池电解液的研究，提供了一种高性能锂离子电池电解液，其原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂；其中，所述溶剂为砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚（DME）的混合物，所述电解质锂盐在所述溶剂中的摩尔量浓度为2~5mol/L，所述稀释剂选自1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（HFE）、双(2,2,2-三氟乙基)醚（BTFE）和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚（HFME）中的至少一种，所述溶剂与稀释剂的质量比为1：3~6。

本申请实施例中，砜类有机溶剂包括甲基乙基砜(EMS)、三氟甲基乙基砜(FMES)和三氟甲基丙基砜(FMPS)和环丁砜中的至少一种。砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚（DME）的质量比为2~5:6~10。

本申请实施例中，电解质锂盐为双氟磺酰亚胺锂（LiFSI）、双（三氟甲基）磺酰亚胺锂（LiTFSI）和双（五氟乙基）磺酰亚胺锂（LiBETI）中的至少一种。

本申请实施例中，稀释剂为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（HFE）和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚（HFME）的混合物。作为更优选的实施例，1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚（HFE）和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚（HFME）的质量比为7~9:1。

本申请实施例中，添加剂包括五氟环三磷腈、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和磷酸酯类添加剂，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的0.5%-3%。作为更优选的实施例，磷酸酯类添加剂包括磷酸三甲酯（TMP）、磷酸三苯酯（TPP）、磷酸三丁酯（TBP）和三氟乙基磷酸酯（TFFP）中的至少一种。作为更优选的实施例，五氟环三磷腈、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和磷酸酯类添加剂的质量比为2~4:2~4:5~9。

下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。

实施例1

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为环丁砜和DME（质量比为3.5:8）的混合物，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为质量比为3:3:7的五氟环三磷腈、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和TMP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法为：

在手套箱中（O₂＜1ppm，H₂O＜1ppm），将环丁砜和DME混合均匀，加入电解质锂盐，混合均匀后加入稀释剂并混合均匀，再加入添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

实施例2

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为EMS、FMES和DME（质量比为1.5:2:8）的混合物，电解质锂盐为LiTFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为7:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为质量比为3:3:7的五氟环三磷腈、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和TFFP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法为：

在手套箱中（O₂＜1ppm，H₂O＜1ppm），将EMS、FMES和DME混合均匀，加入电解质锂盐，混合均匀后加入稀释剂并混合均匀，再加入添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

实施例3

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为FMPS和DME（质量比为3.5:8）的混合物，电解质锂盐为LiBETI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为9:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为质量比为3:3:7的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TPP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法为：

在手套箱中（O₂＜1ppm，H₂O＜1ppm），将FMPS和DME混合均匀，加入电解质锂盐，混合均匀后加入稀释剂并混合均匀，再加入添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

实施例4

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为FMPS和DME（质量比为3:9）的混合物，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为4mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4倍；添加剂为质量比为2:3:2:4的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷、TBP和TFFP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法为：

实施例5

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为EMS、FMPS和DME（质量比为2:3:9）的混合物，电解质锂盐为LiBETI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的5倍；添加剂为质量比为2:4:2:5的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷、TPP和TFFP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的2%。

其制备方法为：

在手套箱中（O₂＜1ppm，H₂O＜1ppm），将EMS、FMPS和DME混合均匀，加入电解质锂盐，混合均匀后加入稀释剂并混合均匀，再加入添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

实施例6

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为FMPS、环丁砜和DME（质量比为2:1:7）的混合物，电解质锂盐为LiTFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为5mol/L；稀释剂为HFE和BTFE的质量比为5:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的5倍；添加剂为质量比为2:3:6:3的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷、TMP和TFFP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的2.5%。

其制备方法为：

在手套箱中（O₂＜1ppm，H₂O＜1ppm），将FMPS、环丁砜和DME混合均匀，加入电解质锂盐，混合均匀后加入稀释剂并混合均匀，再加入添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

实施例7

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为FMES、环丁砜和DME（质量比为1:1:6）的混合物，电解质锂盐为LiFSI和LiTFSI（摩尔比为1:2），电解质锂盐相对于溶剂的浓度为2.5mol/L；稀释剂为BTFE和HFME的质量比为4:3的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的3倍；添加剂为质量比为2:4:9的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TMP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的2%。

其制备方法为：

在手套箱中（O₂＜1ppm，H₂O＜1ppm），将FMES、环丁砜和DME混合均匀，加入电解质锂盐，混合均匀后加入稀释剂并混合均匀，再加入添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

实施例8

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为FMPS和DME（质量比为3:10）的混合物，电解质锂盐为LiFSI和LiBETI（摩尔比为1:2），电解质锂盐相对于溶剂的浓度为2.5mol/L；稀释剂为HFE，稀释剂的质量为溶剂质量的6倍；添加剂为质量比为4:2:9的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TBP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的3%。

其制备方法为：

实施例9

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为FMES和DME（质量比为2:10）的混合物，电解质锂盐为LiFSI和LiBETI（摩尔比为1:1），电解质锂盐相对于溶剂的浓度为2.5mol/L；稀释剂为HFME，稀释剂的质量为溶剂质量的5倍；添加剂为质量比为2:2:5的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TFFP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.0%。

其制备方法为：

在手套箱中（O₂＜1ppm，H₂O＜1ppm），将FMES和DME混合均匀，加入电解质锂盐，混合均匀后加入稀释剂并混合均匀，再加入添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

实施例10

本实施例提供了一种高性能锂离子电池电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为EMS、环丁砜和DME（质量比为2:3:10）的混合物，电解质锂盐为LiTFSI和LiBETI（摩尔比为1:1），电解质锂盐相对于溶剂的浓度为2mol/L；稀释剂为BTFE，稀释剂的质量为溶剂质量的5倍；添加剂为质量比为4:4:9的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TMP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的0.5%。

其制备方法为：

在手套箱中（O₂＜1ppm，H₂O＜1ppm），将EMS、环丁砜和DME混合均匀，加入电解质锂盐，混合均匀后加入稀释剂并混合均匀，再加入添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

实施例11

本实施例提供了一种锂离子电池（60mm×80mm软包电池，电压4.0V），包括正极片、负极片、隔膜和实施例1~10的高性能锂离子电池电解液，正极片材料为LiFe_0.7Mn_0.3PO₄聚阴离子氧化物，负极片材料为硅碳。

以实施例1制得的锂离子电池的电镜照片如图1所示。

对所得锂离子电池的能量密度、循环寿命、倍率性能以及低温下运行的电化学性能进行检测，结果如表1所示：

表1 检测结果（实施例）

对比例1溶剂只采用了砜类有机溶剂

本对比例提供了一种电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为环丁砜，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为质量比为3:3:7的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TMP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法同实施例1。

对比例2溶剂只采用了DME

本对比例提供了一种电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为DME，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为质量比为3:3:7的五氟环三磷腈、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TMP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法同实施例1。

对比例3添加剂把五氟环三磷腈换成氟代碳酸乙烯酯

本对比例提供了一种电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为环丁砜和DME的质量比为3.5:8混合物，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为质量比为3:3:7的氟代碳酸乙烯酯、1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TMP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法同实施例1。

对比例4添加剂只有五氟环三磷腈和1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷

本对比例提供了一种电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为环丁砜和DME的质量比为3.5:8混合物，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为质量比为1:1的五氟环三磷腈和1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法同实施例1。

对比例5添加剂只有1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TMP

本对比例提供了一种电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为环丁砜和DME的质量比为3.5:8混合物，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为质量比为3:7的1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷和TMP，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法同实施例1。

对比例6添加剂只有五氟环三磷腈

本对比例提供了一种电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为环丁砜和DME的质量比为3.5:8混合物，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为五氟环三磷腈，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法同实施例1。

对比例7添加剂只有1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷

本对比例提供了一种电解液，原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂。其中：溶剂为环丁砜和DME的质量比为3.5:8混合物，电解质锂盐为LiFSI，电解质锂盐相对于溶剂的浓度为3.5mol/L；稀释剂为HFE和HFME的质量比为8:1的混合物，稀释剂的质量为溶剂质量的4.5倍；添加剂为1,2-双（三乙氧基硅基）乙烷，添加剂的质量为溶剂和稀释剂质量之和的1.5%。

其制备方法同实施例1。

按实施例11的方法将对比例1~7所得电解液分别制成锂离子电池，并对其进行能量密度、循环寿命、倍率性能以及低温下运行的电化学性能的检测，结果如表2所示：

表2 检测结果（对比例）

由此可见，由对比例制得的电解液制成的锂离子电池，其能量密度、循环寿命、倍率性能以及低温下运行的电化学性能均不及由实施例制得的高性能锂离子电池电解液制成的锂离子电池。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1. 一种高性能锂离子电池电解液，其特征在于，其原料包括溶剂、稀释剂、电解质锂盐以及添加剂；其中，所述溶剂为砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚的混合物，所述电解质锂盐在所述溶剂中的摩尔量浓度为2~5mol/L，所述稀释剂选自1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、双(2,2,2-三氟乙基)醚和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚中的至少一种，所述溶剂与稀释剂的质量比为1:3~6，所述添加剂包括五氟环三磷腈、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和磷酸酯类添加剂，所述添加剂的质量为所述溶剂和稀释剂质量之和的0.5%-3%。

2.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池电解液，其特征在于，所述砜类有机溶剂包括甲基乙基砜、三氟甲基乙基砜和三氟甲基丙基砜和环丁砜中的至少一种；和/或

所述砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚的质量比为2~5:6~10。

3.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池电解液，其特征在于，所述电解质锂盐为双氟磺酰亚胺锂，双（三氟甲基）磺酰亚胺锂和双（五氟乙基）磺酰亚胺锂中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池电解液，其特征在于，所述稀释剂为1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚的混合物。

5.根据权利要求4所述的高性能锂离子电池电解液，其特征在于，所述1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚和1,1,1,3,3,3-六氟异丙基甲基醚的质量比为7~9:1。

6.根据权利要求1所述的高性能锂离子电池电解液，其特征在于，所述磷酸酯类添加剂包括磷酸三甲酯、磷酸三苯酯、磷酸三丁酯和三氟乙基磷酸酯中的至少一种。

7.根据权利要求1或6任一项所述的高性能锂离子电池电解液，其特征在于，所述五氟环三磷腈、1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷和磷酸酯类添加剂的质量比为2~4:2~4:5~9。

8.权利要求1~7任一项所述的高性能锂离子电池电解液的制备方法，其特征在于，具体包括以下操作：将所述砜类有机溶剂和乙二醇二甲醚混合均匀，加入所述电解质锂盐，混合均匀后加入所述稀释剂并混合均匀，再加入所述添加剂并混合均匀，除水、除氧，即得。

9.权利要求1~7任一项所述的高性能锂离子电池电解液在制备锂离子电池中的应用，其特征在于，所述锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜和所述高性能锂离子电池电解液。