[發明專利]鋰離子電池及其電解液

有效

• 申請號: 201210005068.X
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102738511A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 任建勛;付成華;趙豐剛
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 曹玉平

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種能夠改善鋰離子電池高溫存儲性能的鋰離子電池電解液及使用該電解液的二次電池。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、工作電壓高、循環壽命長、無記憶效應、對環境友好等優點，現已成為移動消費電子的主要電源，鋰離子電池在電動汽車、智能電網等方面的應用技術也日趨成熟。

隨著鋰電技術的不斷發展，人們希望鋰離子電池能有更高的能量密度。為了提高鋰離子電池的能量密度，目前主要有兩種趨勢：一是一些鎳元素含量高的正極材料，如鋰鎳鈷鋁氧化物、高鎳含量的鋰鎳鈷錳氧化物被開發用于鋰離子電池；二是提高鋰離子電池的充電截止電壓，使正極脫出更高比例的鋰離子，從而得到更高的容量，達到提高能量密度的需求。

但是在滿充電狀態下，鋰離子電池的負極具有高還原性，而正極具有高氧化性。在實際使用中，電子產品的持續使用發熱以及電池使用環境溫度升高等因素都可能使電池處在高溫狀態下。在高溫下，電池的正極、負極的反應活性進一步增強，導致鋰離子電池電解液與負極、正極發生反應，產生氣體，致使電池膨脹。特別的，高鎳含量的正極材料在相同的充電截止電壓下、或者相同的正極材料充電到更高的截止電壓都會提高正極的氧化能力，電解液的氧化問題更為嚴重，電池膨脹的現象更加明顯。這不僅導致電池本身的損壞，同時也會導致使用電池的設備的損壞，嚴重的時候由于電池膨脹變形導致電池內部發生短路或是電池包裝袋脹破導致可燃性的電解液泄露，有引起火災等安全事故的風險。因此需要有效的方法來解決電解液的分解導致的電池脹氣問題。

由此可鑒，確有必要提供一種能夠在高溫狀態下抑制電解液和正極、負極發生反應，從而提高鋰離子電池高溫存儲性能的電解液及包含該電解液的鋰離子電池。

發明內容

本發明的目的之一在于：針對現有技術的不足，而提供一種能夠在高溫狀態下抑制電解液和正極、負極發生反應，從而提高鋰離子電池高溫存儲性能的電解液。

為了達到上述技術目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋰離子電池電解液，包括非水溶劑和溶解在非水溶劑中的鋰鹽，所述的電解液還包括添加劑，所述添加劑為由下述通式(I)表示的化合物：

式I

其中R₁、R₂、R₃選自氫原子、含1～12個碳原子的烷基、含3～8個碳原子的環烷基和含6～12個碳原子的芳香基，n為0～7的整數。

通式(I)表示的化合物，分子結構中含有腈基和烯鍵，腈基可與過渡金屬原子形成較強的絡合作用，而烯鍵對過渡金屬原子也有一定的絡合作用；同時雙鍵也可能在負極表面被還原，在正極表面被氧化，從而發生電化學聚合作用，生成聚合物鈍化膜，分子式中的腈基使烯鍵受到活化，成膜作用進一步增強。因此該化合物可有效地鈍化正極、負極表面，抑制電解液組分在正極表面的氧化分解、在負極表面的還原分解，從而減少電池的產氣，提高鋰離子電池的高溫存儲性能。

對于該化合物，通式(I)中R₁、R₂、R₃各自獨立地選自氫原子、含1～12個碳原子的烷基、含3～8個碳原子的環烷基和含6～12個碳原子的芳香基。若這些基團的碳原子數過多，則容易導致添加劑粘度增加，電解液電導率降低，從而使電池性能惡化；同時因為各官能團的空間位阻效應，雙鍵與腈基的協同作用以及表面反應活性降低，導致其對電池的高溫存儲的改善效果降低。

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述添加劑的質量占電解液總質量的0.1wt％到15wt％。添加劑的含量為電解液總重的0.1wt％～15wt％較為合適。若太低則對高溫存儲的改善效果不明顯，若太高則因其對正負極的鈍化作用，導致電池內部阻抗增加，電池容量降低。添加劑的質量占電解液總質量的0.1wt％～15wt％，可以使電池獲得較好的高溫性能，同時具有較高的容量發揮。

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述添加劑的質量占電解液總質量的1wt％到10wt％。

作為本發明鋰離子電池電解液的一種改進，所述添加劑的質量占電解液總質量的2wt％到5wt％。