[發(fā)明專利]鋰離子電池電解液及含有該電解液的鋰離子電池

有效

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• 申請日: 2011-11-22
• 公開（公告）號: CN102437372A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發(fā)明（設計）人: 劉軍賢
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 北京中博世達專利商標代理有限公司 11274
• 代理人: 申健

技術領域

本發(fā)明涉及電池領域，尤其涉及一種鋰離子電池電解液及含有該電解液的鋰離子電池。?

背景技術

鋰離子電池主要有正極材料、負極材料、電解液、隔膜四部分組成。其中，電解液是在電池正、負極之間起傳導作用的離子導體，一般由電解質鋰鹽和有機溶劑兩部分組成，電解液的性能在很大程度上影響鋰離子電池的性能。影響電解液優(yōu)劣性質的因素主要有兩個方面：有機電解液的組成及電解液中雜質的含量。其中，電解液中所含的HF雜質對電解液自身的穩(wěn)定性和電池性能都有著巨大的影響。?

HF雜質對電解液自身的穩(wěn)定性的影響主要表現在兩個方面：催化鋰鹽如LiPF₆的水解，從而加速電解液的變質；催化有機溶劑的聚合，從而導致電解液黏度增加，電導率降低。?

HF雜質對電池性能的影響主要表現在三個方面：?

首先，HF雜質會在電池首次充放電過程中，在碳負極上與電池中的鋰離子發(fā)生如下電化學還原反應：?

??????????????HF+e^-+Li⁺→LiF↓+1/2H₂

上述反應不僅會消耗電池中有限的鋰離子，增加電池內壓，而且生成的LiF導電能力較差，碳負極表面SEI膜組分中LiF含量增多，會導致電極/有機電解液界面阻抗增大，從而增加電池內阻。?

其次，HF雜質會與電極表面上的SEI膜發(fā)生反應，生成水或醇等。Aurbach等認為在EC基的有機電解液中，HF與SEI膜組分主要發(fā)生如下反應：?

???????????Li₂CO₃+2HF→2LiF+H₂O+CO₂

上述反應中生成的LiF同樣會導致電極/有機電解液界面阻抗的增大，此外，反應中生成的水和乙二醇又會和LiPF₆反應生成HF，該過程不斷循環(huán)，導致電?池比容量、循環(huán)效率等不斷減小，直至整個電池被破壞。?

最后，HF雜質會和正極活性材料如LiMn₂O₄發(fā)生反應，引起部分錳的溶解，這是引起LiMn2O₄容量衰減的主要原因之一，反應原理如下：?

??????????LiMn₂O₄+H⁺→Li⁺+λ-MnO₂+Mn²⁺+2H₂O?

針對上述HF雜質對電池性能的影響，現有技術中采用鋅、鋁、鎂、鈣的氧化物中的一種或一種以上的混合物或鋁或鎂作為添加劑加入到電解液中，它們將與電解液中微量的HF發(fā)生反應，降低HF的含量，阻止其對電極的破壞和對LiPF₆分解的催化作用，提高電解液的穩(wěn)定性，改善電池性能。但是上述方法去除HF雜質的速度較慢，因此很難做到阻止HF雜質對電池性能的破壞；并且用金屬氧化物處理電解液容易引入金屬雜質。這些金屬雜質的引入不利于電池的充放電，從而影響電池的容量。?

此外，現有技術中還可采用六甲基二氮硅烷(化學式為(CH₃)₃SiNHSi(CH₃)₃)作為添加劑加入至電解液中，其作用機理為：?

????(CH₃)₃SiNHSi(CH₃)₃+H₂O→(CH₃)₃SiOSi(CH₃)₃+NH₃

????????????????????NH₃+HF→NH₄F?

六甲基二氮硅烷與水反應生成的NH₃，NH₃繼而可以與HF雜質反應生成NH₄F，降低了電解液中HF雜質的含量，從而提高鋰離子電池的性能。然而，該方法中，六甲基二硅氮烷本身不穩(wěn)定，在空氣中易分解，不易保存；并且生成的NH₄F不穩(wěn)定，在高溫條件下容易分解，影響鋰離子電池的高溫性能。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的實施例提供一種鋰離子電池電解液及含有該電解液的鋰離子電池，能夠有效控制電解液的酸度，進而提高鋰離子電池的循環(huán)壽命和高溫存儲性能。?