本發(fā)明屬于電化學(xué)
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種高壓電解液及鋰離子電池。
背景技術(shù)：
：目前，手機(jī)、筆記本電腦等移動信息終端的小型、輕量化急速發(fā)展，作為其驅(qū)動電源，就要求所使用的電池高容量化。為了對應(yīng)這樣的要求，作為高輸出、高能量密度的新型二次電池，使用非水電解液，使鋰離子在正負(fù)極之間移動而進(jìn)行充放電的鋰離子電池被廣泛利用。作為提高鋰離子電池的容量，目前可行方法有以下幾種：(1)提高活性物質(zhì)的容量；(2)提高充電電壓；(3)增加活性物質(zhì)的填充量并提高填充密度等方法，其中在采取提高充電電壓的情況下，存在電解液容易分解的問題，由于鋰離子電池在持續(xù)循環(huán)充放電時電解液分解，導(dǎo)致電極材料結(jié)構(gòu)坍塌，產(chǎn)生氣體，電池膨脹，電池內(nèi)部壓力變大。專利CN101454938A公開一種鋰離子電池電解液，包括至少2個以上氟原子取代的環(huán)狀碳酸酯、環(huán)狀磺酸酯化合物、二磺酸酯化合物、腈化合物、烷基膦酰羧酸酯或是氟代烷基膦酰羧酸酯，該非水電解液能在高電壓下提供高容量且保存特性和循環(huán)性優(yōu)異的非水電解液；專利CN102576906A公開一種電化學(xué)窗口寬，且即使反復(fù)充放電都難以降低充放電量的鋰離子電池用電解液，該電解液包含了含有在兩末端結(jié)合了腈基團(tuán)的二腈化合物；CN102035022A公開了一種用于電壓為5V鋰離子電池電解液的制備方法，將砜和碳酸酯分別純化除水混合，并將鋰鹽溶解于上述混合溶劑中，添加劑使用二氟雙草酸硼酸鋰，得到的高電壓電解液能提高電解液和高電壓正極的相容性，減少充電過程中正極材料表面分解。但是，上述文獻(xiàn)中的鋰離子電池采用4.85V及以上的電壓時，鋰離子電池的常溫循環(huán)性和安全性能仍有待提高。，技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在4.85V及以上電壓時仍具有良好的常溫循環(huán)性能和安全性能的高壓電解液及鋰離子電池。通過添加一種或幾種耐高壓添加劑，在正極形成穩(wěn)定的鈍化膜，并阻止電解液在高電壓下的分解。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種高壓電解液，包括非水溶劑、鋰鹽和添加劑，所述的添加劑包括耐高壓添加劑，所述的耐高壓添加劑包括五元雜環(huán)化合物中的一種或幾種和/或六元雜環(huán)化合物中的一種或幾種，所述的五元雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)通式為：所述的六元雜環(huán)化合物的結(jié)構(gòu)通式為：其中，X基團(tuán)選自S、O、NR3中的任一種；Y基團(tuán)選自N或CR4；Z基團(tuán)選自N或CR5；A1選自N或CR3；A2選自N或CR4；A3選自N或CR5；A4選自N或CR6；R1、R2、R3、R4、R5、R6獨(dú)立地選自H、羥基、苯基、烷基、氨基、含氧烷基、含鹵素烷基、含鹵素苯基、硝基、鹵素、氰基、中的任一種，Ra、Rb獨(dú)立地選自H、羥基、苯基、氨基、碳原子數(shù)為1～6的烷基、碳原子數(shù)為1～6的含氧烷基、碳原子數(shù)為1～6的含鹵素烷基、含鹵素苯基、硝基、鹵素、氰基中的任一種。優(yōu)選地，所述的耐高壓添加劑為選自以下結(jié)構(gòu)式中的一種或幾種：進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的耐高壓添加劑為選自以下結(jié)構(gòu)式中的一種或幾種：最優(yōu)選地，所述的耐高壓添加劑為或者，所述的耐高壓添加劑為中的任意兩種的混合物。進(jìn)一步地，兩種所述的耐高壓添加劑的添加質(zhì)量比為1:0.5～1.5。優(yōu)選地，所述的非水溶劑為選自碳酸酯、羧酸酯、醚、氟代碳酸酯、氟代羧酸酯、氟代醚中的一種或幾種的混合溶劑。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯中的一種或幾種的混合溶劑。最為優(yōu)選地，所述的非水溶劑為添加質(zhì)量比為4～8:1～5:5～10:1的碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯的混合溶劑。優(yōu)選地，所述的鋰鹽為選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二(三氟甲基磺酰)亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、三氟甲基磺酸鋰中一種或是幾種的混合物。優(yōu)選地，所述的添加劑還包括成膜添加劑，所述的成膜添加劑為選自碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亞乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、1,4-丁烷磺酸內(nèi)酯、雙氟代碳酸乙烯酯、1,3丙烯磺酸內(nèi)酯中的一種或幾種的混合，所述的成膜添加劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的0.5％～8％。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的成膜添加劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的1％～5％。優(yōu)選地，所述的添加劑還包括防過充添加劑，所述的防過充添加劑為選自聯(lián)苯、環(huán)己基苯、苯甲醚、直鏈烷基苯、烷氧基苯、氟代苯、烷氧基氟代苯中的一種或幾種的混合，所述的防過充添加劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的0.1％～5％。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的防過充添加劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的0.2％～1％。優(yōu)選地，所述的耐高壓添加劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的0.1％～10％。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的耐高壓添加劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的0.5％～5％。優(yōu)選地，所述的添加劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的0.7％～23％，所述的非水溶劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的70％～95％，所述的鋰鹽的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的3％～18％。進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的添加劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的1.7％～11％，所述的非水溶劑的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的80％～90％，所述的鋰鹽的添加量占所述的高壓電解液總質(zhì)量的8％～15％。一種鋰離子電池，所述的鋰離子電池的電解液為所述的高壓電解液，所述的正極活性材料為xLi2MO3·(1-x)LiM’O2、LiNi0.5Mn1.5O4、LiCoPO4、LiNiPO4中的一種或多種，其中，M為Mn、Ti或Zr，M’為Mn、Ni、Co，x為0～1之間的數(shù)。優(yōu)選地，所述的鋰離子電池為1Ah的鋁殼電池。由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明通過對添加劑的改進(jìn)，使得采用本發(fā)明的電解液制成的鋰離子電池在4.85V及以上的常溫循環(huán)性能得到很大提高，并且，本發(fā)明的電解液能夠抑制連續(xù)充放電時氣體的產(chǎn)生，使得采用本發(fā)明的電解液的鋰離子電池的安全性能得到很大的提高。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明：對比例1非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:16:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰，并且所述鋰鹽的質(zhì)量濃度為12％；成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯，占電解液總質(zhì)量的1.5％；過充添加劑聯(lián)苯，占電解液總質(zhì)量的0.5％。對比例2非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:16:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰，并且所述鋰鹽的質(zhì)量濃度為12％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的1.5％；過充添加劑聯(lián)苯，占電解液總質(zhì)量的0.5％。實(shí)施例1非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:16:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的質(zhì)量濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％。實(shí)施例2非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％。實(shí)施例3非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％。實(shí)施例4非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％。實(shí)施例5非水溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％。實(shí)施例6非水溶劑為碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑分別占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％和0.5％。實(shí)施例7非水溶劑為碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑分別占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％和0.5％。實(shí)施例8非水溶劑為碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑分別占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％和0.5％。實(shí)施例9非水溶劑為碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑分別占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％和0.5％。實(shí)施例10非水溶劑為碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸丙烯酯(四者的質(zhì)量比為30:15:35:5)；鋰鹽為六氟磷酸鋰和二氟草酸硼酸鋰，并且所述鋰鹽的濃度分別為12％和0.5％；成膜添加劑為1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為1％；過充添加劑環(huán)己基苯，占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％；耐高壓添加劑分別占電解液總質(zhì)量的質(zhì)量百分比為0.5％和0.5％。實(shí)驗(yàn)結(jié)果將對比例和實(shí)施例得到的電解液注入到同批次的LiNi0.5Mn1.5O4和LiCoPO4標(biāo)準(zhǔn)容量為1Ah的鋁殼電池中，測試電池在常溫情況下的4.85V和4.90V的循環(huán)性能以及安全性能。對比例和所有實(shí)施例電解液制備的LiNi0.5Mn1.5O4電池在4.85V下常溫循環(huán)和安全測試的數(shù)據(jù)對比如表1所示。表14.85V常溫循環(huán)150Z保持率3C10V過充4.85V針刺4.85V擠壓對比例152Z電池報廢爆炸起火爆炸起火爆炸起火對比例297Z電池報廢冒煙爆炸起火冒煙實(shí)施例126.45％冒煙冒煙冒煙實(shí)施例218.81％冒煙冒煙安全實(shí)施例320.56％冒煙冒煙安全實(shí)施例428.73％安全安全安全實(shí)施例529.05％安全安全安全實(shí)施例641.14％安全安全安全實(shí)施例743.82％安全安全安全實(shí)施例852.79％安全安全安全實(shí)施例966.07％安全安全安全實(shí)施例1065.22％安全安全安全由上述表格可知，本發(fā)明的實(shí)施例無論在常溫耐高壓循環(huán)和安全測試上都明顯優(yōu)于對比例。對比例和所有實(shí)施例電解液制備的LiCoPO4電池在4.90V下常溫循環(huán)和安全測試的數(shù)據(jù)對比如表2。表2由上述表格可知，本發(fā)明的實(shí)施例無論在常溫耐高壓循環(huán)和安全測試上都明顯優(yōu)于對比例。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁1 2 3