[發明專利]一種非水電解液及使用該電解液的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201410440678.1
• 申請日: 2014-09-01
• 公開（公告）號: CN104332653B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發明（設計）人: 李素麗;付成華;王可飛;唐超;林永壽
• 申請（專利權）人: 東莞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: 北京匯思誠業知識產權代理有限公司11444
• 代理人: 王剛,龔敏

技術領域

本申請屬于電池領域，尤其涉及一種非水電解液及使用該電解液的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有比能量高、比功率大、循環壽命長、自放電小等顯著優點，現已廣泛應用于移動通訊、數碼相機、攝像機等電子產品中，并成為儲能與動力電池發展的熱點。隨著鋰離子電池的廣泛應用，對其環境適應性提出了較高的要求，鋰離子電池已被用于各種各樣的環境下。如在環境惡劣的嚴寒地區，要求鋰離子電池在極端低溫下也能正常工作。然而，鋰離子電池在低溫環境下的充放電性能較常溫環境下明顯下降。

電解液作為鋰離子電池的重要組成部分，對電池的低溫性能有著重大的影響。從電解液的角度改善鋰離子電池的低溫性能主要有兩個途徑。其一，優化溶劑組成，使電解液低溫下的粘度降低，電導率提高，如通過添加大量低粘度溶劑，可以提高鋰離子電池的低溫性能。但是，電池的高溫性能通常會變差，不能最終解決鋰離子電池在應用中的問題。其二，通過優化電解液添加劑，降低陽極SEI膜的阻抗，也可改善鋰離子電池在低溫下的動力學性能。

有鑒于此，確有必要開發出一種在不影響高溫性能的條件下，提高鋰離子電池低溫動力學性能的電解液和鋰離子電池。

發明內容

根據本申請的一個方面，提供了一種非水電解液，該非水電解液能夠在保證電池高溫性能的同時，顯著改善鋰離子電池低溫循環性能和倍率性能。

所述非水電解液的特征在于，包括非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于：所述的添加劑含有四氟硼酸鋰和至少一種膦酸環酐類化合物。

本申請中，所述膦酸環酐類化合物為一種或多種有機膦酸經分子間脫水縮合形成的具有環狀結構的化合物，所述環狀結構由P原子和O原子交替構成，且P原子上連有磷氧雙鍵。

所述膦酸環酐類化合物具有式(I)所示的化學結構式：

式(I)中R₁，R₂，R₃獨立地任選自碳原子數為1～20的烷基、碳原子數為6～26且含有至少一個苯環的基團。

所述碳原子數為6～26且含有至少一個苯環的基團，指總的碳原子數為6～26且化學結構式中包含苯環結構的基團，包括含有一個苯環的基團、含有多個苯環的基團或含有六元碳環的芳香稠環的基團。優選地，所述含有至少一個苯環的基團的碳原子數為6～20。更優選地，所述含有至少一個苯環的基團的碳原子數為6～18。進一步優選地，所述含有至少一個苯環的基團的碳原子數為6～12。

含有一個苯環的基團為含有一個苯環的化合物失去任意一個氫原子形成的基團，如苯失去任意氫原子形成的苯基、烷基苯化合物失去烷基上任意氫原子形成的苯烷基、烷基苯化合物失去苯環上任意氫原子形成的烷苯基。如甲基苯，失去甲基上一個氫原子形成的芐基，或者失去苯環上甲基對位氫原子形成的對甲苯基。

含有多個苯環的基團為苯環與苯環之間不共用碳原子，且失去任意一個氫原子所形成的基團。

含有六元碳環的芳香稠環的基團為含有六元碳環的稠環芳烴失去任意一個氫原子所形成的基團。如1-甲基萘，失去甲基上一個氫原子形成的1-萘甲基，或者失去萘環上第2位置的氫形成的1-甲基-2-萘基。

所述烷基的碳原子數的上限值還可為16、12、8、6、4、3。例如，在碳原子數的上限值為16的情況下，所述烷基的碳原子數范圍是指1～16。

所述烷基可為鏈烷基或環烷基。所述鏈烷基包含直鏈烷基和帶有支鏈的烷基；所述環烷基為含有脂環結構的飽和烷基，脂環上可以含有或不含有取代基。

優選地，所述式(I)中R₁，R₂，R₃獨立地任選自碳原子數為1～20的烷基、苯基；進一步優選地，所述式(I)中R₁，R₂，R₃獨立地任選自碳原子數為1～3的烷基、苯基。

優選地，所述式(I)中R₁，R₂，R₃為相同的基團。

優選地，所述膦酸環酐類化合物選自三苯基膦酸環酐、三丙基膦酸環酐、三乙基膦酸環酐、三甲基膦酸環酐中的至少一種。

所述三苯基膦酸環酐的結構式如式(II)所示：

所述三丙基膦酸環酐的結構式如式(III)所示：

所述三乙基膦酸環酐的結構式如式(IV)所示：

所述三甲基膦酸環酐的結構式如式(V)所示：