[發(fā)明專利]一種鋰離子電池用電解液及鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610218844.2
• 申請(qǐng)日: 2016-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN105742707B
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石橋;林木崇;胡時(shí)光;張海玲;郭琦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳新宙邦科技股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44281
• 代理人: 孫銀行;彭家恩

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池用電解液及鋰離子電池，該電解液包括非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，其中添加劑包括：(A)氟代碳酸乙烯酯；(B)選自飽和二腈類化合物或結(jié)構(gòu)式1所示的不飽和腈類化合物中的至少一種化合物，其中，R₁選自碳原子數(shù)為3?6的不飽和烴基，R₂選自碳原子數(shù)為2?5的亞烴基；(C)選自結(jié)構(gòu)式2所示的不飽和磷酸酯化合物中的至少一種化合物，其中R₃、R₄、R₅分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1?4的烴基，且R₃、R₄、R₅中至少一個(gè)為含有叁鍵的不飽和烴基。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰離子電池用電解液及鋰離子電池。

背景技術(shù)

目前非水電解液鋰離子電池已經(jīng)越來越多的被用于3C消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場(chǎng)，隨著科技的進(jìn)步，數(shù)碼產(chǎn)品的功能日益豐富強(qiáng)大，電池續(xù)航能力不足日益明顯。3C類數(shù)碼鋰離子電池的發(fā)展趨勢(shì)是高能量密度化，而高電壓鈷酸鋰材料是未來至少5年內(nèi)正極材料領(lǐng)域的主流解決方案。

但隨著鈷酸鋰電壓的升高，電池的各方面性能會(huì)明顯劣化。主要是鈷酸鋰正極材料不穩(wěn)定，隨著電壓升高，金屬Co離子在正極溶出，造成正極材料結(jié)構(gòu)坍塌，同時(shí)溶出的Co離子在負(fù)極還原，破壞負(fù)極結(jié)構(gòu)；另外，隨著正極電壓升高，電解液在正極分解，使電池體系的穩(wěn)定性變差，最終導(dǎo)致電池性能明顯下降。所以，伴隨著充電截止電壓的不斷提高，高電壓電解液已經(jīng)成為制約高電壓鈷酸鋰電池發(fā)展的關(guān)鍵因素。

目前國內(nèi)外市場(chǎng)上已經(jīng)有一些4.4V鈷酸鋰電池體系的電解液產(chǎn)品。這些電解液產(chǎn)品中，一般含有傳統(tǒng)成膜添加劑氟代碳酸乙烯酯(FEC)和1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯(1,3-PS)，其中1,3-PS對(duì)平衡電池的高低溫性能有很好的效果。因?yàn)?,3-PS具有一定的正極成膜作用，可以保護(hù)正極，抑制電解液分解，同時(shí)其有明顯的負(fù)極成膜作用，可以提高負(fù)極的穩(wěn)定性。另外，在一定范圍內(nèi)，1,3-PS含量越高，高溫性能越好，且對(duì)電池的阻抗增長相對(duì)較小，不會(huì)對(duì)鋰離子的動(dòng)力學(xué)性能造成很大的影響。所以目前的高電壓電解液一般均含有較多的1,3-PS。但根據(jù)歐盟的最新REACH法規(guī)，由于1,3-PS的致癌性，其將1,3-PS列入了最新的SVHC清單中，要求物品中1,3-PS的含量不超過0.1％。這就大大限制了1,3-PS在高電壓電解液中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種鋰離子電池用電解液及鋰離子電池，該電解液的添加劑包含氟代碳酸乙烯酯，飽和二腈類化合物或其它不飽和腈類化合物，以及不飽和磷酸酯化合物。在不包含磺酸酯化合物的情況下，該添加劑組合能在負(fù)極形成優(yōu)良的SEI膜，穩(wěn)定負(fù)極；同時(shí)可以在正極形成較好的保護(hù)膜，絡(luò)合金屬離子，從而抑制金屬離子溶出和電解液在正極的分解，明顯改善電池的高溫存儲(chǔ)性能。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提供一種鋰離子電池用電解液，包括非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，上述添加劑包括：

(A)氟代碳酸乙烯酯；

(B)選自飽和二腈類化合物或結(jié)構(gòu)式1所示的不飽和腈類化合物中的至少一種化合物，

其中，R₁選自碳原子數(shù)為3-6的不飽和烴基，R₂選自碳原子數(shù)為2-5的亞烴基；(C)選自結(jié)構(gòu)式2所示的不飽和磷酸酯化合物中的至少一種化合物，

其中R₃、R₄、R₅分別獨(dú)立地選自碳原子數(shù)為1-4的烴基，且R₃、R₄、R₅中至少一個(gè)為含有叁鍵的不飽和烴基。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述添加劑(A)占上述電解液總重量的1％～10％，優(yōu)選1％～5％。