[發(fā)明專利]鋰離子電池及其電解液

有效

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• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN109428118B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設計）人: 史松君;張翠;戴璐;魏奕民;謝嵐;王珂;王海山
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 王基才

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池及其電解液，電解液包括非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑，其中，非水有機溶劑含有甲酯類化合物A，添加劑包括多腈基化合物B和烴基亞磷酸鋰類化合物C。相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明鋰離子電池及其電解液中含有的甲酯類化合物A、多腈基化合物B和烴基亞磷酸鋰類化合物C通過協(xié)同作用，可防止溶劑與鋰金屬的進一步反應，顯著改善了鋰離子電池的過充性能和高溫存儲性能，且提高了電池的安全性能。

技術領域

本發(fā)明屬于電池領域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種鋰離子電池及其電解液。

背景技術

鋰離子電池因具有能量密度高、功率密度大、循環(huán)性能好、無記憶效應、綠色環(huán)保等特點，在移動通信設備如移動電話、移動攝像機、筆記本電腦、手機等各種電子產(chǎn)品中得到廣泛應用，同時鋰離子電池也成為未來電動汽車供能系統(tǒng)的強有力候選者。

目前，鋰離子電池的安全性成為大型鋰離子電池無法商業(yè)化的最大阻礙之一。鋰離子電池的過充容易引起爆炸、起火等危險。傳統(tǒng)方法采用在電池的安全帽內(nèi)安裝氣體壓力檢測裝置、防爆安全閥或通過外加專用的過充保護電路來防止電池的過充。但是，傳統(tǒng)的方法不僅增加了電池成本及復雜性，而且安全效果也并不理想。

現(xiàn)有技術中，已有通過使用添加劑來解決電池內(nèi)部過充保護的問題。但是，現(xiàn)有的添加劑多采用聯(lián)苯、環(huán)己基苯等及其衍生物，這些添加劑能夠?qū)﹄姵匕踩鸬揭欢ㄗ饔茫珪绊懙诫姵氐恼ｋ娀瘜W性能，特別是充放電性能及高溫存儲性能，同時其在充放電的過程中會產(chǎn)生大量的氣體，導致電池性能下降。

有鑒于此，確有必要提供一種可改善電池過充性能和高溫存儲性能的鋰離子電池及其電解液。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種可改善電池過充性能和高溫存儲性能的鋰離子電池及其電解液。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種電解液，包括非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑，其中，所述非水有機溶劑含有甲酯類化合物A，所述添加劑包括多腈基化合物B和烴基亞磷酸鋰類化合物C。

研究表明，甲酯類化合物A作為溶劑能很好的鈍化鋰金屬，有效地防止過充時析出的鋰與溶劑之間的反應，從而改善電池的過充性能。但是，其形成的鈍化膜不耐高溫，在高溫下容易被破壞，而多腈基化合物B能很好地保護正極，烴基亞磷酸鋰類化合物C是很好的負極成膜添加劑。甲酯類化合物A、多腈基化合物B、烴基亞磷酸鋰類化合物C三者協(xié)同作用可同時改善電池的過充性能及高溫存儲性能。

作為本發(fā)明電解液的一種改進，所述甲酯類化合物A選自式(I)所示化合物中的至少一種，

式(I)中，p為1或2，R₁₁選自磺酰基、碳原子數(shù)為1～20的烷基、碳原子數(shù)為2～20的烯基、碳原子數(shù)為6～26的芳基、碳原子數(shù)為1～20的烷氧基、碳原子數(shù)為6～26的芳氧基，以及被鹵原子、磺酰基取代的碳原子數(shù)為1～20的烷基、碳原子數(shù)為2～20的烯基、碳原子數(shù)為6～26的芳基、碳原子數(shù)為1～20的烷氧基、碳原子數(shù)為6～26的芳氧基，其中，鹵原子為F、Cl、Br，優(yōu)選F、Cl。

甲酯類化合物A可作為溶劑單獨使用，也可與碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯、乙酸乙酯、1,4-丁內(nèi)酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯等有機溶劑混合使用。

上述式(I)中，碳原子數(shù)為1～20的烷基，可為鏈狀烷基，鏈狀烷基又包括支鏈烷基和直鏈烷基，也可為環(huán)狀烷基，位于環(huán)烷基環(huán)上的氫可被其他烷基取代。優(yōu)選地，碳原子數(shù)的下限值為1、2、3、4、5，上限值為3、4、5、6、8、10、12、14、16、18。進一步優(yōu)選地，碳原子數(shù)為1～10的烷基，或碳原子數(shù)為1～6的鏈狀烷基，或碳原子數(shù)為3～8的環(huán)烷基。更進一步地優(yōu)選地，碳原子數(shù)為1～4的鏈狀烷基，碳原子數(shù)為5～8的環(huán)烷基。