專利名稱：含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液及包含它的堿金屬二次電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種二次電池，具體地，涉及含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液及包含它的堿金屬二次電池。
背景技術(shù)：
隨著便攜式電子產(chǎn)品的發(fā)展及電動車、電力儲存系統(tǒng)等的發(fā)展對電源的要求越來越高，在電源的供應(yīng)上，更是要求使用時間長、重量輕、穩(wěn)定性好和安全性高。此外，面對二十一世紀的潔凈能源的問題，新型電池的開發(fā)將扮演著非常重要的角色。鋰離子電池由于具有電壓高，能量密度大，保存時間較長等優(yōu)點，極受到各界的推崇。然而鋰離子電池具有能量密度大等優(yōu)點，但是還具有一些缺點如，安全性可靠性，循環(huán)壽命不夠長，電化學穩(wěn)定性，熱穩(wěn)定性不夠好，耐燃性有待于改進等。而這些方面的改進，除了從正極及負極或者隔膜材料的選擇及改善外，最有效直接的方法是從電解液入手，而其中電解質(zhì)主要分為鋰鹽，傳質(zhì)介質(zhì)及溶劑系統(tǒng)兩部分。理想的電解質(zhì)須同時具有高介電常數(shù)和低粘度的特性，因此一般的電解液會同時含有高介電常數(shù)的環(huán)狀碳酸酯類和低粘度的鏈狀碳酸酯類。目前在業(yè)界常使用包含碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯的電解液，不過由于碳酸亞乙酯(Ethylene Carbonate, EC)是熔點高達 37°C的溶劑，造成電池在低溫狀態(tài)下電池性能不佳，而碳酸亞丙酯(Propylene Carbonate, PC)則易與鋰離子發(fā)生共嵌入效應(yīng)，會造成電池壽命減少。一般商用的電解質(zhì)，由高介電常數(shù)的碳酸亞乙酯或碳酸亞丙酯及低粘度的直鏈狀酯構(gòu)成，直鏈狀酯主要有碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)和碳酸甲乙酯(EMC)等構(gòu)成， 同時也加入碳酸亞乙烯基酯(VC)、亞硫酸酯、磷酸酯或其衍生物化合物等添加劑，用于提升及改善電池的壽命、電容量和低溫性能，不過在高溫壽命、循環(huán)性能、熱穩(wěn)定性，阻燃性，以及安全性改善方面仍有許多問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用含氟取代的丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，用于全方位地改善及增進二次電池的非水性電解質(zhì)的功用與性能，使二次電池的運用層次得以提高，全面解決現(xiàn)有電解液所遇到的問題。為了達到上述的目的，本發(fā)明提供了一種包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，該非水電解液包含
堿金屬鹽的電解質(zhì)； 非水溶劑 ’及
含氟取代丁二酸酐或者含氟取代丁二酸酐衍生物添加劑，其中，該添加劑選擇氟取代丁二酸酐或含氟取代丁二酸酐衍生物的任意一種，或任意兩種以上的組合。上述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其中，該堿金屬鹽的電解質(zhì)選自由 LiPF6, LiBF4、LiAsF6, LiSbF6, LiClO4, LiAlCl4, LiGaCl4, LiN03、LiC (SO2CF3) 3、LiN (SO2CF3) 3、LiSCN、Li03SCF2CF3、LiC6F5S03、Li02CCF3、LiS03F、LiB (C6H5) 4、及 LiCF3SO3K組成的組。上述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其中，該非水溶劑選自由碳酸亞乙酯，碳酸亞丙酯，碳酸亞丁酯，碳酸二丙酯，酸酐，N-甲基吡咯烷酮， N-甲基乙酰胺，N-甲基甲酰胺，二甲基甲酰胺，二乙基甲酰胺，Y-丁基內(nèi)酯，乙腈，二甲亞砜和亞硫酸二甲酯，碳酸亞乙烯酯，碳酸甲丙酯，1,3- 二氧戊環(huán)，1，2- 二乙氧基乙烷，1， 2- 二甲氧基乙烷，1,2- 二丁氧基，四氫呋喃、2-甲基四氫呋喃，環(huán)氧丙烷，乙酸乙酯，乙酸甲酯，丁酸甲酯，丁酸乙酯，丙 酸甲酯，丙酸乙酯，碳酸二甲酯，碳酸二乙酯，碳酸甲乙酯，乙酸丙酯、及室溫離子液體等所組成的組。上述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其中，含氟取代丁二酸酐或者含氟取代丁二酸酐衍生物添加劑的添加比例占電解液重量百分比的 0.01%-10%。上述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其中，含氟取代丁二酸酐或者含氟取代丁二酸酐衍生物添加劑的添加比例占電解液重量百分比的1%-5%。上述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其中，該含氟取
代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物具有如下的結(jié)構(gòu)
權(quán)利要求
1.一種包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其特征在于，該非水電解液包含堿金屬鹽的電解質(zhì)；非水溶劑；及含氟取代丁二酸酐或者含氟取代丁二酸酐衍生物添加劑，其中，該添加劑選擇氟取代丁二酸酐或含氟取代丁二酸酐衍生物的任意一種，或任意兩種以上的組合。
2.如權(quán)利要求1所述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其特征在于，該堿金屬鹽的電解質(zhì)選自由LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiSbF6, LiClO4, LiAlCl4, LiGaCl4, LiN03、LiC (SO2CF3) 3、LiN (SO2CF3) 3、LiSCN, LiO3SCF2CF3^ LiC6F5SO3^ Li02CCF3、 LiSO3F、LiB (C6H5) 4、及 LiCF3SO3 中任意一種以上。
3.如權(quán)利要求1所述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其特征在于，該非水溶劑選自由碳酸亞乙酯，碳酸亞丙酯，碳酸亞丁酯，碳酸二丙酯，酸酐， N-甲基吡咯烷酮，N-甲基乙酰胺，N-甲基甲酰胺，二甲基甲酰胺，二乙基甲酰胺，Y-丁基內(nèi)酯，乙腈，二甲亞砜和亞硫酸二甲酯，碳酸亞乙烯酯，碳酸甲丙酯，1，3-二氧戊環(huán)，1，2-二乙氧基乙烷，1，2_ 二甲氧基乙烷，1,2- 二丁氧基，四氫呋喃，2-甲基四氫呋喃，環(huán)氧丙烷， 乙酸乙酯，乙酸甲酯，丁酸甲酯，丁酸乙酯，丙酸甲酯，丙酸乙酯，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯， 碳酸甲乙酯，乙酸丙酯，及室溫離子液體中的任意一種以上。
4.如權(quán)利要求廣3任意一項所述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其特征在于，含氟取代丁二酸酐或者含氟取代丁二酸酐衍生物添加劑的添加比例占電解液重量百分比的0. 01%-10%。
5.如權(quán)利要求4所述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其特征在于，含氟取代丁二酸酐或者含氟取代丁二酸酐衍生物添加劑的添加比例占電解液重量百分比的1%_5%。
6.如權(quán)利要求1或2或3或5所述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液，其特征在于，該含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物具有如下的結(jié)構(gòu)
7.一種包含如權(quán)利要求1或2或3或5所述的包含含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液的堿金屬族二次電池，其特征在于，其包含正極；負極；隔膜；根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或5所述的添加劑的非水電解液；及其它的必要的電池構(gòu)成組件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含氟取代丁二酸酐及丁二酸酐衍生物的非水電解液及包含它的堿金屬二次電池，該非水電解液包含堿金屬鹽的電解質(zhì)；非水溶劑；及，含氟取代丁二酸酐或者含氟取代丁二酸酐衍生物添加劑，其中，該添加劑選擇氟取代丁二酸酐或含氟取代丁二酸酐衍生物的任意一種，或任意兩種以上的組合。本發(fā)明提供的非水電解液制成的二次電池具有較好的充放電效能、壽命循環(huán)、電化學穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及過充保護特性，其運用的靈活度高，并且可以應(yīng)用的范圍廣。
文檔編號H01M10/0567GK102324562SQ20111025090
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者戴揚, 楊煒婧, 蔡森丹, 解晶瑩, 高蕾 申請人:上?？臻g電源研究所