[發明專利]一種防過充鋰離子電解液及由其制備的鋰離子電池

在審

• 申請號: 201710073601.9
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN108417891A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 楊道均;栗曉杰;吳寧寧;唐宏武
• 申請（專利權）人: 中信國安盟固利動力科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京市京大律師事務所 11321
• 代理人: 李光松

本發明公開了一種防過充鋰離子電解液及由其制備的鋰離子電池，所述防過充鋰離子電解液包括電解質鹽、非水有機溶劑、成膜添加劑和過充添加劑；其中，所述過充添加劑包括二苯基砜及其衍生物、二苯基亞砜及其衍生物中至少一種與甲苯及其衍生物的混合添加劑。本發明采用如上所述的防過充鋰離子電解液來制備鋰離子電池，不僅具有優異的防過充性能，而且對電池電化學性能具有一定的改善效果。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池制造技術領域，更具體而言，涉及一種防過充的鋰離子電解液及由其制備的鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于其兼具高比能量和高比功率的顯著優勢，因而成為目前最具有發展潛力的動力電池體系。但是，鋰離子電池在生產與使用的過程中存在嚴重的安全問題，當電池在過充電、過放電或者是一些極端的使用情況下容易產生安全隱患，發生起火甚至爆炸事件，正是這些問題限制了大型鋰離子電池的商業化進程。

在上述安全問題中，過充是引發鋰離子電池不安全行為的最危險因素之一，當鋰離子電池過充時，由于電池電壓隨極化增大而迅速上升，勢必引發正極活性物質結構的不可逆變化以及電解液的氧化分解，進而產生大量的氣體并放出大量的熱，致使電池內壓和溫度急劇上升，存在爆炸、燃燒等不安全隱患。

為了解決這些問題，傳統的方法是給電池安裝安全閥和過充保護電路，但是效果仍不盡人意，并且增大了電池的制備成本和工藝復雜程度。當前較為實用的方法是在電解液中添加過充保護添加劑，如聯苯、環己基苯，但這些添加劑用量較少時抑制過充的能力有限，而用量較多時會導致電池性能嚴重劣化。因此找出能夠在不影響電池電化學性能的前提下，并起到過充保護的添加劑是目前迫切需要的。

發明內容

本發明所要解決的第一個技術問題是：提供一種具有防過充功能且對鋰離子電池電化學性能無負面影響的防過充鋰離子電池電解液；本發明要解決的第二個技術問題是：提供一種包含本發明所述電解液的高安全性鋰離子電池。

為解決上述第一個技術問題，本發明所采用的技術方案是：所述鋰離子電解液包括過充添加劑，所述過充添加劑包括：二苯基砜及其衍生物、二苯基亞砜及其衍生物中至少一種與甲苯及其衍生物的混合添加劑。

所述二苯基砜衍生物具有式[1]所示的結構；

R1-R10各自獨立地選自氫、鹵素、烷基、烷氧基、芳香基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、鹵代芳香基、羥基中的任一種，其中，鹵素為F、Cl或Br，鹵代為部分取代或全取代，R1-R10所含碳原子個數為n，其中0≤n≤12；優選地，其獨立地選自氫、鹵素、烷基，且其中優選0≤n≤6。

二苯基亞砜衍生物具有式[2]所示的結構，

R11-R20各自獨立地選自氫、鹵素、烷基、烷氧基、芳香基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、鹵代芳香基、羥基中的任一種，其中，鹵素為F、Cl或Br，鹵代為部分取代或全取代，R11-R20所含碳原子個數為m，其中0≤m≤12；優選地，其獨立地選自氫、鹵素、烷基，且其中優選0≤m≤6。

所述甲苯衍生物具有式[3]所示的結構：

式[3]

R21-R25自獨立地選自氫、鹵素、烷基、烷氧基、芳香基、鹵代烷基、鹵代烷氧基、鹵代芳香基、羥基中的任一種，其中，鹵素為F、Cl或Br，鹵代為部分取代或全取代，R21-R25所含碳原子個數為p，其中0≤p≤12；優選地，其獨立地選自氫、鹵素、烷基，且其中優選0≤p≤6。

所述過充添加劑二苯基砜及其衍生物或二苯基亞及其砜衍生物的量為0.1重量％～10重量％，優選為1重量％～6重量％；所述過充添加劑甲苯及其衍生物的量為0.1重量％～5重量％，優選為0.5重量％～3.5重量％；各自基于所述電解液的重量計。