[發明專利]電解液添加劑

在審

• 申請號: 201611261043.0
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106935908A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發明（設計）人: 黃炳照;楊盛強;林升佃;陳耀騰;鄭志龍;蘇威年;楊承穎;德夏葛·敏巴雷·阿德瑪斯
• 申請（專利權）人: 黃炳照
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司11262
• 代理人: 郭紅梅,曲鵬

技術領域

本發明是關于一種電解液添加劑，特別是關于可以維持電池低阻抗的電解液添加劑。

先前技術

近年來，對于儲存能量科技的研究日見增長。電池已被廣泛地應用于例如行動電話、攝錄像機、筆記型計算機等，國人對此已投入不少研究。其中，二次電池(secondary battery)更引發廣大的興趣。對于二次電池的主要研究方向為提升其能量密度(energy density)與循環壽命(cycle life)。

當鋰離子電池進行充電時，鋰離子從正極遷出，在傳遞過程中會經過隔離膜，透過電解液把鋰離子傳遞到負極材料里，而當鋰離子電池進行放電時，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，經過電解液、隔離膜回到正極材料的結構中。電解液在鋰離子電池內負責離子的傳導任務，當正負電極產生氧化還原反應后，電子透過外部線路傳遞產生電流，內部鋰離子則透過電解液形成溶劑化離子(Solvented-ion)在正負極間傳遞。

在鋰離子電池首次充放電過程中，電極材料與電解液在固液相界面上發生反應，形成一層覆蓋于電極材料表面的鈍化層。此鈍化層是一種具有固體電解質特性的接口層，雖是電子絕緣體卻是鋰離子(Li⁺)的優良導體，Li⁺可以經過鈍化層自由地嵌入和脫出，因此這層鈍化膜被稱為固體電解質介面膜(solid electrolyte interface layer，簡稱SEI膜)。

然而，在一般商用電解液中，鋰離子電池經過多次充放電使用后，SEI膜會逐漸增厚，并影響鋰離子的嵌移速率及不可逆電容量，且在快速充電時，電極材料會生成不利電池性能之結構，這些狀況皆會導致電池的阻抗過高，使得整體電池電容量衰退。因此，需要可以穩定SEI膜厚薄程度的電解液，來保護電極材料與維持低阻抗，以增加電池的循環壽命。

發明內容

本案申請人鑒于已知技術中的不足，經過悉心試驗與研究，并一本鍥而不舍之精神，終于構思出本案，能夠克服先前技術之不足，以下為本案之簡要說明。

為了解決一般商用電解液中SEI膜會逐漸增厚，而影響鋰離子的嵌移速率及不可逆電容量，以及在快速充電時，電極材料導致的電池阻抗過高，使得整體電池電容量衰退的問題，本案申請人構思出可優先形成對電池材料有利的SEI膜。本發明將本發明之電解液添加劑添加至商用電解液中以保護電極材料。本發明之電解液添加劑可在電極材料表面形成特殊的SEI膜。此特殊的SEI膜不僅可以保護電極材料的結構，且在電池多次充放電后不會增厚，并維持電池的低阻抗，使電池具有較優異的庫倫效率。

因此，本發明提供一種用于維持電池低阻抗之電解液，包括：一鋰鹽；一有機溶劑；以及一電解液添加劑，具有式I化合物，

M為鋰或鈉；Z為含有硼、鋁或磷的路易斯酸(Lewis acid)；Y選自氫、烷基、含氟烷基、含鹵素C₁-C₈烷基、含砜基C₁-C₈烷基、含羰基C₁-C₈烷基、含硝基C₁-C₈烷基、硝基(NO₂)、氰基(CN)、醛基(CHO)及羧基(COOH)所組成的群組其中之一；以及X選自-CN、-NO₂、-CHO、-CH₃SO₂、-F或-Cl。

本發明另提出一種制備電解液的方法，包括：將一鋰鹽與一有機溶劑混合，以獲得一中間產物；以及將具有如式I所示之化合物的電解液添加劑與該中間產物混合，以獲得該電解液。

本發明另提出一種以式I化合物作為電解液添加劑的用途，該電解液添加劑在電極材料的表面上優先形成有用的保護膜，