一种高电压锂离子电池电解液的制作方法

本发明涉及一种高电压锂离子电池电解液，属于新能源锂离子电池材料。

背景技术：

1、现有锂离子电池电解液通常由锂盐、有机溶剂以及添加剂构成，常用溶剂体系有ec 与 dmc、emc、dec 的组合，该类常规电解液适配4.2v传统三元电池体系，而难以满足4.7v及以上高电压锂离子电池的发展需求。

2、常规电解液溶剂ec、dmc、emc属于线性碳酸酯，尤其是dmc分子羰基氧电子云密度较高，抗氧化能力不足，在高电位正极表面易发生持续氧化分解，产生气体导致电池胀气；同时常规电解液难以在高电压正极表面构筑稳定致密的cei钝化膜，过渡金属易发生溶出，溶出金属离子迁移至负极破坏 sei 膜；并且传统溶剂形成的锂离子溶剂化鞘层中dmc与锂离子配位作用较强，脱溶剂化能垒较高，电解液离子传导能力受限。上述多重副反应叠加，造成高电压电池内阻持续升高、容量快速衰减、循环寿命不足，制约高电压正极材料实际应用。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是解决常规电解液在高压环境下稳定性问题，采用分子改性手段对碳酸二甲酯（dmc）进行官能化修饰，在dmc分子结构上共价引入腈基、磺酸基等强吸电子官能团；利用吸电子诱导效应调控dmc与锂离子之间的配位作用，重构锂离子溶剂化结构，促进锂盐解离、降低锂离子脱溶剂化能垒，有效提升电解液离子传导能力；同时改性溶剂优先参与电极界面反应，构筑兼具高离子导通性与化学稳定性的sei/cei 钝化膜，抑制电解液持续分解与过渡金属溶出，维持充放电循环过程中正负极材料晶体结构稳定，提升锂离子电池循环寿命与倍率性能。

2、通过本发明产生的有益效果：1.引入强吸电子基团、提升溶剂自身抗氧化性能；2.弱化 li⁺配位，优化溶剂化结构，提高离子传导；3.充放电过程持续参与界面成膜，构筑含n/s 稳定 cei/sei；4.抑制过渡金属溶出，缓解电极结构破坏。

3、本发明的技术方案本涉及一种高电压锂离子电池电解液，包括：主溶剂、锂盐与功能添加剂。

4、进一步地，所述主溶剂包含官能化碳酸二甲酯以及环状碳酸酯，所述官能化碳酸二甲酯为在碳酸二甲酯分子骨架上共价接枝强吸电子官能团得到的单取代改性碳酸二甲酯，所述强吸电子官能团选自腈基、磺酸基、磺酰基中的至少一种；其化学架构式为r-ch2-o-co-och3,其中r为-cn或-so2r＇或-so3r＇，r＇为c1-c3烷基。

5、进一步地，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯 ec或碳酸丙烯酯 pc中的至少一种。

6、可选地，环状碳酸酯与官能化碳酸二甲酯体积比为 2:8～4:6。

7、进一步地，所述锂盐为lipf6、lifsi、lidfob中的至少一种。

8、可选地，锂盐浓度1.0～1.2 mol/l。

9、进一步地，所述成膜剂为氟代碳酸乙烯酯 fec或碳酸亚乙烯酯vc。

10、可选地，成膜剂添加量为3～8vol%。

11、进一步地，所述抗氧化剂为三甲基硅基磷酸tmsp或硼类化合物。

12、可选地，抗氧化剂添加量为0.2～1.0vol%。

13、进一步地，所述抑水解稳定剂为六甲基二硅氮烷hmds。

14、可选地，抑水解稳定剂添加量为0.1～0.8vol%。

1.一种高电压锂离子电池电解液，其特征在于，包括主溶剂、锂盐与功能添加剂，所述主溶剂包含官能化碳酸二甲酯以及环状碳酸酯；所述功能添加剂包括成膜剂、抗氧化剂、抑水解稳定剂。

2.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述官能化碳酸二甲酯为在碳酸二甲酯分子骨架上共价接枝强吸电子官能团得到的单取代改性碳酸二甲酯，所述强吸电子官能团选自腈基、磺酸基、磺酰基中的至少一种；其化学架构式为r-ch2-o-co-och3,其中r为-cn或-so2r＇或-so3r＇，r＇为c1-c3烷基。

3.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述环状碳酸酯为碳酸乙烯酯 ec或碳酸丙烯酯 pc中的至少一种。

4.根据权利要求1-3的内容，其特征在于，环状碳酸酯与官能化碳酸二甲酯体积比为2:8～4:6。

5.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，所述锂盐为lipf6、lifsi、lidfob中的至少一种。

6.根据权利要求5的内容，锂盐浓度1.0～1.2 mol/l。

7.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，成膜剂为氟代碳酸乙烯酯fec或碳酸亚乙烯酯vc，其添加量为3～8vol%。

8.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，抗氧化剂为三甲基硅基磷酸tmsp或硼类化合物，其添加量为0.2～1.0vol%。

9.根据权利要求1所述的锂离子电池电解液，其特征在于，抑水解稳定剂为六甲基二硅氮烷hmds，其添加量为0.1～0.8vol%。