[發(fā)明專(zhuān)利]鋰離子電池非水電解液及使用該電解液的鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610886187.9
• 申請(qǐng)日: 2016-10-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107919498B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 石橋;胡時(shí)光;贠嬌嬌
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 深圳新宙邦科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/0567
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 深圳鼎合誠(chéng)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(kāi)了一種鋰離子電池非水電解液及使用該電解液的鋰離子電池，該電解液包括選自結(jié)構(gòu)式1所示的化合物，其中，n為0或1，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自獨(dú)立地選自氫、鹵素原子或含1?5個(gè)碳原子的基團(tuán)。本發(fā)明的鋰離子電池非水電解液能夠兼顧電池高低溫性能，適合在各種環(huán)境下使用。

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非水電解液及使用該電解液的鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池與其他電池相比，具有質(zhì)量輕、體積小、工作電壓高、能量密度高、輸出功率大、充電效率高、無(wú)記憶效應(yīng)和循環(huán)壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，不僅在手機(jī)、筆記本電腦等數(shù)碼產(chǎn)品領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，而且也被認(rèn)為是電動(dòng)車(chē)、大型儲(chǔ)能裝置的最佳選擇之一。目前智能手機(jī)、平板電腦等電子數(shù)碼產(chǎn)品對(duì)電池的能量密度要求越來(lái)越高，使得商用鋰離子電池難以滿(mǎn)足要求。采用高容量正極材料或高電壓正極材料是提升鋰離子電池能量密度的最有效途徑。

隨鋰離子電池充電電壓從4.2V提高到4.35V或更高，電解液在正極材料表面的分解會(huì)更加嚴(yán)重，電解液的氧化分解產(chǎn)物不斷在正極表面沉積，導(dǎo)致正極表面的阻抗不斷增加，從而導(dǎo)致電池性能的劣化。此外，提高鋰離子電池的充電電壓會(huì)進(jìn)一步加劇正極材料金屬離子的溶出，溶出的金屬離子不僅催化電解液的分解，還會(huì)破壞負(fù)極鈍化膜。尤其在長(zhǎng)時(shí)間高溫儲(chǔ)存或高溫循環(huán)過(guò)程中，正極金屬離子的溶出會(huì)更加嚴(yán)重，導(dǎo)致電池的性能迅速惡化。中國(guó)專(zhuān)利CN100585935C公開(kāi)了一種含二腈化合物的非水電解液，使用該電解液能夠提高電池的循環(huán)性能﹑儲(chǔ)存性能。Kim在文獻(xiàn)(EnergyEnvironmental Science,2011,4,4038-4045)報(bào)道了丁二腈(SN)能夠和LiCoO₂材料表面的Co離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，有效抑制了電解液在其表面的分解反應(yīng)，從而提高電池的循環(huán)性能。Kim在文獻(xiàn)(Applied MaterilalsInterfaces,2014,6,8913-8920)中報(bào)道了在電解液中添加單腈或雙腈化合物，由于氰基與Co離子的相互作用，提高了LiCoO₂電池的熱穩(wěn)定性。雖然丁二腈(SN)能夠明顯提高4.35V高電壓電池的高溫儲(chǔ)存儲(chǔ)存及高溫循環(huán)性能，但當(dāng)電池的充電電壓進(jìn)一步提高，丁二腈(SN)改善效果并不明顯。此外，丁二腈(SN)增加電池的阻抗，降低了電池的低溫放電性能。中國(guó)專(zhuān)利CN201080003151.2公開(kāi)了電解液中含有酰胺化合物和腈化合物可以提高電解液的熱穩(wěn)定性，其中腈化合物提到了環(huán)戊烷甲腈、環(huán)己烷甲腈。但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，環(huán)戊烷甲腈或環(huán)己烷甲腈在4.4V鈷酸鋰電池中效果并不理想，對(duì)高溫儲(chǔ)存及高溫循環(huán)基本沒(méi)有改善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種能夠兼顧電池高低溫性能的鋰離子電池非水電解液，進(jìn)一步提供包括上述鋰離子電池非水電解液的鋰離子電池。

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非水電解液，包括選自結(jié)構(gòu)式1所示的化合物，

其中，n為0或1，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自獨(dú)立地選自氫、鹵素原子、或含1-5個(gè)碳原子的基團(tuán)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述結(jié)構(gòu)式1所示的化合物的含量為按照上述電解液總重量計(jì)的0.1％-10％。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)的方案，上述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自獨(dú)立地選自氫原子、鹵素原子、烴基。