铷铯化合物的新用途、高压电解液添加剂、高压电解液及锂离子电池制造技术

本发明专利技术公开了铷铯化合物在锂离子电池领域中作为高压电解液中的添加剂的新用途、高压电解液添加剂、高压电解液及锂离子电池。该高压电解液包括电解质锂盐、有机溶剂和0.05％‑5％的铷铯化合物。铷铯化合物作为锂离子电池用高压电解液添加剂，能够保护正极材料，有效降低电解液在正极表面氧化分解，大大提升电池的循环稳定性，增加电池寿命，推进高压正极材料的真正商业化应用。使用铷铯化合物或者本发明专利技术的高压电解液添加剂的高压电解液，能有效提高高压正极材料在高电流密度的放电容量，提升高压正极材料电池的循环寿命，同时提升电池在高电流密度下的功率特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种铷铯化合物的新用途、高压电解液添加剂、高压电解液及锂离子电池。
技术介绍
随着新能源电动汽车市场的日益扩大，作为主要动力来源的锂离子电池面临着挑战：提高电池的能量密度，增加电动汽车的续航里程。提高电池的工作电压及正负极材料的比容量是提升锂离子电池能量密度的有效途径。目前受商业化电解液电化学窗口的限制，使用的商业化正极材料的电位都处于4.3V以下，如磷酸铁锂(LiFePO4)、钴酸锂(LiCoO2)、锰酸锂(LiMn2O4)三元材料如111型等。而高压正极材料如LiCoPO4(4.8V)、LiNi0.5Mn1.5O4(4.7V)、富锂材料及高压三元材料等至今未能在实际生产中应用，最大的原因在于目前商业化电解液在电池电压超过4.5V就会发生剧烈的氧化分解反应，使电池无法在截止电位下正常工作。例如LiNi0.5Mn1.5O4在高压条件下会溶出金属离子，破坏材料结构，导致容量衰减。故开发宽电化学窗口，能形成电极界面保护层等的高压电解液具有重要意义。根据已有报道，高压电解液的开发主要在于添加剂开发及溶剂的优化。如中国专利CN103094616A开发一种顺丁烯二酸酐及衍生物添加剂，可抑制电极表面的反应活性，减少电解液的氧化分解。通过加入微量添加剂，可有效提升电解液的分解窗口，在不提升电池成本的基础上有效改善电池性能。但该专利中的高压电解液的使用范围为3-4.5V，并没有能在更高的电位下进行使用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服高电压正极材料由于电解液电化学窗口的限制无法稳定循环，高压电解液的限压上限仅为4.5V，在更高电位及大电流密度下使用易发生副反应，或电池的循环性能差、倍率性能不佳的缺陷，提供了一种铷铯化合物的新用途、高压电解液添加剂、高压电解液及锂离子电池。铷铯化合物作为锂离子电池用高压电解液添加剂，能够保护正极材料，有效降低电解液在正极表面氧化分解，大大提升电池的循环稳定性，增加电池寿命，推进高压正极材料的真正商业化应用。使用铷铯化合物或者本专利技术的高压电解液添加剂的高压电解液，能有效提高高压正极材料在高电流密度的放电容量，提升高压正极材料电池的循环寿命，同时提升电池在高电流密度下的功率特性。本专利技术通过下述技术方案来解决上述技术问题。本专利技术提供了一种铷铯化合物在锂离子电池领域中作为高压电解液中的添加剂的用途；其中，所述铷铯化合物包括：六氟磷酸铷(RbPF6)、六氟磷酸铯(CsPF6)、双三氟甲基磺酰亚胺铷(RbTFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺铯(CsTFSI)、高氯酸铷(RbClO4)、高氯酸铯(CsClO4)、甲基磺酸铷(RbCH3SO3)、甲基磺酸铯(CsCH3SO3)、四氟硼酸铷(RbBF4)、四氟硼酸铯(CsBF4)、三氟甲基磺酸铷(RbCF3SO3)、三氟甲基磺酸铯(CsCF3SO3)、二草酸硼酸铷(RbC4BO8)、二草酸硼酸铯(CsC4BO8)、二氟草酸硼酸铷(RbC2BF2O4)、二氟草酸硼酸铯(CsC2BF2O4)、硝酸铷(RbNO3)、硝酸铯(CsNO3)、碳酸铷(Rb2CO3)和碳酸铯(Cs2CO3)中的一种或几种。其中，所述铷铯化合物在所述高压电解液中的质量百分比较佳地为0.05％-5％，更佳地为0.05％-2％。其中，所述的高压电解液可为锂离子电池领域中常规的高压电解液，一般至少包含电解质锂盐和有机溶剂，可选地还包括常规的高压电解液添加剂。所述电解质锂盐可为高压电解液中通常使用的电解质锂盐。所述的电解质锂盐较佳地为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二草酸硼酸锂(LiC4BO8)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(Li(CF3SO2)2N)、三氟甲磺酰基九氟丁磺酰亚胺锂(Li(CF3SO2)(C4F9SO2)N))、二氟草酸硼酸锂(LiC2BF2O4)和三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)中的一种或者多种，更佳地为下述中的任一种：①六氟磷酸锂；②六氟磷酸锂和二草酸硼酸锂；③六氟磷酸锂和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂；④六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂。所述电解质锂盐的浓度较佳地为0.6-1.5mol/L，更佳地为0.8-1.2mol/L。所述有机溶剂可为高压电解液中通常使用的有机溶剂。所述有机溶剂较佳地为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、环丁砜和二甲亚砜(DMSO)中的两种以上，更佳地为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、γ-丁内酯、环丁砜和己二腈中的两种以上。本专利技术还提供了一种高压电解液添加剂，其包括六氟磷酸铷(RbPF6)、六氟磷酸铯(CsPF6)、双三氟甲基磺酰亚胺铷(RbTFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺铯(CsTFSI)、高氯酸铷(RbClO4)、高氯酸铯(CsClO4)、甲基磺酸铷(RbCH3SO3)、甲基磺酸铯(CsCH3SO3)、四氟硼酸铷(RbBF4)、四氟硼酸铯(CsBF4)、三氟甲基磺酸铷(RbCF3SO3)、三氟甲基磺酸铯(CsCF3SO3)、二草酸硼酸铷(RbC4BO8)、二草酸硼酸铯(CsC4BO8)、二氟草酸硼酸铷(RbC2BF2O4)、二氟草酸硼酸铯(CsC2BF2O4)、硝酸铷(RbNO3)、硝酸铯(CsNO3)，碳酸铷(Rb2CO3)和碳酸铯(Cs2CO3)中的两种以上。本专利技术还提供了一种高压电解液，其包括电解质锂盐、有机溶剂和铷铯化合物；所述铷铯化合物在所述高压电解液中的质量百分比为0.05％-5％；所述铷铯化合物包括：六氟磷酸铷(RbPF6)、六氟磷酸铯(CsPF6)、双三氟甲基磺酰亚胺铷(RbTFSI)、双三氟甲基磺酰亚胺铯(CsTFSI)、高氯酸铷(RbClO4)、高氯酸铯(CsClO4)、甲基磺酸铷(RbCH3SO3)、甲基磺酸铯(CsCH3SO3)、四氟硼酸铷(RbBF4)、四氟硼酸铯(CsBF4)、三氟甲基磺酸铷(RbCF3SO3)、三氟甲基磺酸铯(CsCF3SO3)、二草酸硼酸铷(RbC4BO8)、二草酸硼酸铯(CsC4BO8)、二氟草酸硼酸铷(RbC2BF2O4)、二氟草酸硼酸铯(CsC2BF2O4)、硝酸铷(RbNO3)、硝酸铯(CsNO3)、碳酸铷(Rb2CO3)和碳酸铯(Cs2CO3)中的一种或几种。其中，所述铷铯化合物在所述高压电解液中的质量百分比较佳地为0.05％-2％。其中，所述电解质锂盐可为高压电解液中通常使用的电解质锂盐。所述的电解质锂盐较佳地为六氟磷酸锂(LiPF6)、四氟硼酸锂(LiBF4)、二草酸硼酸锂(LiC4BO8)、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂(Li(CF3SO2)2N)、三氟甲磺酰基九氟丁磺酰亚胺锂(Li(CF3SO2)(C4F9SO2)N))、二氟草酸硼酸锂(LiC2BF2O4)和三氟甲基磺酸锂(LiCF3SO3)中的一种或者多种，更佳地为下述中的任一种：①六氟磷酸锂；②六氟磷酸锂和二草酸硼酸锂；③六氟磷酸锂和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂；④六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂。所述电解质锂盐的浓度可为本领域常规的浓度范围，较佳地为0.6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铷铯化合物在锂离子电池领域中作为高压电解液中的添加剂的用途；其中，所述铷铯化合物包括：六氟磷酸铷、六氟磷酸铯、双三氟甲基磺酰亚胺铷、双三氟甲基磺酰亚胺铯、高氯酸铷、高氯酸铯、甲基磺酸铷、甲基磺酸铯、四氟硼酸铷、四氟硼酸铯、三氟甲基磺酸铷、三氟甲基磺酸铯、二草酸硼酸铷、二草酸硼酸铯、二氟草酸硼酸铷、二氟草酸硼酸铯、硝酸铷、硝酸铯、碳酸铷和碳酸铯中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种铷铯化合物在锂离子电池领域中作为高压电解液中的添加剂的用途；其中，所述铷铯化合物包括：六氟磷酸铷、六氟磷酸铯、双三氟甲基磺酰亚胺铷、双三氟甲基磺酰亚胺铯、高氯酸铷、高氯酸铯、甲基磺酸铷、甲基磺酸铯、四氟硼酸铷、四氟硼酸铯、三氟甲基磺酸铷、三氟甲基磺酸铯、二草酸硼酸铷、二草酸硼酸铯、二氟草酸硼酸铷、二氟草酸硼酸铯、硝酸铷、硝酸铯、碳酸铷和碳酸铯中的一种或几种。2.如权利要求1所述的用途，其特征在于，所述铷铯化合物在所述高压电解液中的质量百分比为0.05％-5％；和/或，所述高压电解液中，电解质锂盐为六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二(三氟甲基磺酰)亚胺锂、三氟甲磺酰基九氟丁磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂和三氟甲基磺酸锂中的一种或者多种，和/或，所述高压电解液中，电解质锂盐的浓度为0.6-1.5mol/L；和/或，所述高压电解液中，有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、氟代碳酸乙烯酯、丁酸乙酯、乙酸乙酯、γ-丁内酯、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、亚硫酸二甲酯、亚硫酸二乙酯、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、丁二腈、己二腈、戊二腈、环丁砜和二甲亚砜中的两种以上。3.如权利要求2所述的用途，其特征在于，所述铷铯化合物在所述高压电解液中的质量百分比为0.05％-2％；和/或，所述电解质锂盐为下述中的任一种：①六氟磷酸锂；②六氟磷酸锂和二草酸硼酸锂；③六氟磷酸锂和二(三氟甲基磺酰)亚胺锂；④六氟磷酸锂和二氟草酸硼酸锂；和/或，所述电解质锂盐的浓度为0.8-1.2mol/L；和/或，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、γ-丁内酯、环丁砜和己二腈中的两种以上。4.一种高压电解液添加剂，其特征在于，其包括六氟磷酸铷、六氟磷酸铯、双三氟甲基磺酰亚胺铷、双三氟甲基磺酰亚胺铯、高氯酸铷、高氯酸铯、甲基磺酸铷、甲基磺酸铯、四氟硼酸铷、四氟硼酸铯、三氟甲基磺酸铷、三氟甲基磺酸铯、二草酸硼酸铷、二草酸硼酸铯、二氟草酸硼酸铷、二氟草酸硼酸铯、硝酸铷、硝酸铯、碳酸铷和碳酸铯中的两种以上。5.一种高压电解液，其特征在于，其包括电解质锂盐、有机溶剂和铷铯化合物；所述铷铯化合物在所述高压电解液中的质量百分比为0.05％-5％；所述铷铯化合物包括：六氟磷酸铷、六氟磷酸铯、双三氟甲基磺酰亚胺铷、双三氟甲基磺酰亚胺铯、高氯酸铷、高氯酸铯、甲基磺酸铷、甲基磺酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：车海英，张维民，何雨石，汪小平，许理明，马紫峰，
申请(专利权)人：上海铷戈科技发展有限公司，上海中聚佳华电池科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31