[發明專利]一種非水電解液及含有該非水電解液的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201210559412.X
• 申請日: 2012-12-21
• 公開（公告）號: CN103887560A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 陳珍貞;邢海霞;潘曉萍;陳麗;渠立剛
• 申請（專利權）人: 上海比亞迪有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/0569
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于鋰離子電池領域，尤其涉及一種非水電解液及含有該非水電解液的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子二次電池是一種新型的化學電源，因其具有能量密度大、工作電壓高、壽命長、無環境公害的特點，廣泛應用于移動電話等便攜式電子產品中。安全問題是制約鋰離子電池向大型化、高能化方向發展的主要障礙。尤其是近年來鋰離子二次電池在動力汽車等交通工具的應用，對其安全性等的綜合性要求越來越高。

在鋰離子二次電池的使用過程中，由于充電控制電路的故障，很容易出現過充，引起電池負極鋰離子的不可逆還原，降低電池的充放電循環效率；且當充電電壓達到電解液的分解電壓時，還會引起電解液在電池正極的分解，產生氣體，使電池的內壓上升，內部積熱而失去穩定性，嚴重影響電池的安全性，甚至會導致電池的完全失效。目前，現有技術中通過對方形密封電池的過充實驗發現：在過充過程中，由于電解液的氧化分解，會產生多種不同的氣體，使電池的內部溫度快速升高，最終導致電池熱失控，且認為熱失控主要是由電解液在高溫下分解和負極材料在過充時發生的劇烈反應造成的。

目前，鋰離子二次電池的過充電保護主要有作為物理方法的集成電路保護法和作為化學方法的電解液中添加過充保護添加劑法。其中，集成電路保護法快捷可靠，但結構復雜，價格昂貴。而化學方法中目前已知的過充添加劑主要有聯苯、環已基苯等基于聚合物反應的添加劑、以及鋰的鹵化物、苯的衍生物等基于氧化還原反應的添加劑；其中，含有聯苯、環已基苯的電解液，在使用時會增加電池的內阻，使電池的循環性能和倍率放電性能降低；而含有鋰的鹵化物、苯的衍生物的電解液，雖然過充保護效果明顯，但在高充電電流下過充保護效果大大降低，同時會降低電池的循環性能。

發明內容

本發明解決了現有技術中存在的鋰離子電池過充保護方法中存在的價格昂貴、影響電池的循環性能、倍率放電性能且過沖保護效果較差的技術問題。

本發明提供了一種非水電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，所述添加劑包括正極過充保護添加劑和輔助負極成膜添加劑，其中，所述正極過充保護添加劑為櫟精，所述輔助負極成膜添加劑選自醋酸乙酯、醋酸乙烯酯和磺酸酯中的至少一種。

本發明還提供了一種鋰離子電池，包括殼體和容納于殼體內的電芯、非水電解液，電芯包括正極、負極和介于正極與負極之間的隔膜，其中，所述非水電解液為本發明提供的非水電解液。

本發明提供的非水電解液中，通過采用正極過充保護添加劑櫟精，配合使用輔助負極成膜添加劑，能有效確保電池過充保護的安全性，同時能有效改善電池的高溫性能，且對電池的倍率放電性能和循環性能沒有影響。???

具體實施方式

本發明提供了一種非水電解液，包括鋰鹽、非水溶劑和添加劑，所述添加劑包括正極過充保護添加劑和輔助負極成膜添加劑，其中，所述正極過充保護添加劑為櫟精，所述輔助負極成膜添加劑選自醋酸乙酯、醋酸乙烯酯和磺酸酯中的至少一種。

本發明中，所采用的正極過充保護添加劑為櫟精，其具有下式1所示結構：

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式1

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式2???????????????????。

櫟精是一種多酚三環結構的類黃酮化合物，無毒性，價格便宜，具有強有效的抗氧化性，其抗氧化機理如式2所示。同時，櫟精還具有很好的電化學性能，能在正極表面形成鈍化膜，而起到過充保護作用，同時也不影響電池的其他性能。但是，發明人發現，將櫟精直接用于非水電解液中存在以下不足：1、櫟精實質上只對正極成膜有幫助，且其成膜電位比較高，大面積成膜的電池電位達到了4.6-4.8V；2、其能對負極成膜未起作用。本發明的發明人通過實驗發現，特別在負極為石墨、正極為橄欖石LiFePO₄的高容量鋰離子電池中，采用含有櫟精作為正極過充保護添加劑的電解液，其在過充時特別是高溫條件下，負極會發生劇烈的反應，產生大量氣體，電池厚度膨脹，導致電池失效。

因此?，本發明的發明人通過進一步的實驗研究，發現：在電解液中采用粒徑作為正極過充保護添加劑時，由于其僅對正極成膜有幫助，因此，本發明中，還需在非水電解液中加入能有助于負極成膜的添加劑，即輔助負極成膜添加劑。本發明的發明人通過大量實驗發現，所采用的輔助負極成膜添加劑其一方面不能與櫟精發生反應，否則會降低電池的過充保護效果；另一方面，其還能阻止櫟精在負極上成膜，防止電池高溫失效。