[發明專利]一種適用于高電壓高鎳動力電池的電解液及高電壓高鎳電池

有效

• 申請號: 201710803209.5
• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN109473717B
• 公開（公告）日: 2021-09-14
• 發明（設計）人: 秦虎;甘朝倫;袁翔云
• 申請（專利權）人: 張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/0525
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 汪青;周敏

本發明涉及一種適用于高電壓高鎳動力電池的電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑，所述的有機溶劑為非氟代環狀碳酸酯與含氟鏈狀酯的混合物，所述的添加劑為添加劑A和/或添加劑B，以及其他添加劑的組合；所述的含氟鏈狀酯為選自如下結構通式所示物質中的一種或多種：所述的添加劑A為選自如下結構通式所示物質中的一種或多種：所述的添加劑B為選自如下結構通式所示物質中的一種或多種：本發明通過有機溶劑和添加劑的協同效應，提高了高電壓高鎳動力電池的電化學性能，尤其是高溫循環性能，抑制了電池在高溫條件下的產氣量。

技術領域

本發明屬于電化學技術領域，具體涉及一種適用于高電壓高鎳動力電池的電解液及高電壓高鎳電池。

背景技術

鋰離子電池由于具備能量密度高、功率密度大、循環性能好、無記憶效應、綠色環保等特點，在移動通信設備如移動電話、移動攝像機、筆記本電腦、手機等各種電子產品中得到廣泛應用，同時也是未來電動汽車的供能系統中強有力候選者。鋰電池電解液使用的鏈狀有機溶劑常有:碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯等以及它們的兩種或多種混合物，使用的鋰鹽通常有：六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、四氟硼酸鋰、二草酸合硼酸鋰、三氟甲基磺酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰等以及它們的兩種或多種混合物。由于六氟磷酸鋰存在易分解的性質，特別在非水電解液存在微量水分條件下，鋰鹽的分解速度會進一步加快。而鋰電池高溫使用環境將會促使電解液的HF含量顯著增加，HF將會破壞鋰電池正負極表面的SEI膜，從而嚴重影響鋰電池的電化學性能。

隨著的鋰電池的應用領域擴展，特別電動汽車的快速發展，市場對動力電池性能提出高能量密度要求，2020年單體電池能量密度達到300wh/kg。為達到這一目標，正負極材料需進一步提高容量，正極材料主要通過增加鎳含量及提高充電截止電位提高放電容量。同時，高電壓條件下，電解液會在正極材料表面發生氧化反應，從而造成材料及電池的循環性能差，尤其是高溫條件下，電解液的氧化反應會進一步加劇。需要指出的是，針對高電壓三元正極材料，現階段主要通過調整電解液添加劑來改善電池的循環性能和高溫擱置性能，如中國公開號CN105591158A、CN105355970A專利中通過調整添加劑種類及比例，只能改善高電壓三元電池的高溫儲存性能。公開號CN104617333A通過采用添加劑：甲基磺酸酐與碳酸亞乙烯酯相結合方法，使得電池具有良好的循環特性和低溫性能以及高溫存儲性能。

而公開號為CN105428719A，其有機溶劑由環狀碳酸酯溶劑、氟代溶劑和碳酸酯溶劑組成，添加劑為3-氟-1，3-丙烯磺酸內酯，其制得的電解液應用到鈷酸鋰正極材料的鋰離子電池中能夠有效提高高電壓寬溫鋰離子電池的循環壽命和高溫性能，但是，經實踐發現，其應用于高電壓高鎳動力電池時的高溫循環性能仍然有待提高。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種用于高電壓高鎳動力電池時高溫循環性能好的電解液。

本發明所要解決的另一技術問題是提供一種采用上述電解液的高電壓高鎳動力電池。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

本發明的一個目的是提供一種適用于高電壓高鎳動力電池的電解液，包括鋰鹽、有機溶劑和添加劑，所述的有機溶劑為非氟代環狀碳酸酯與含氟鏈狀酯的混合物，所述的添加劑為添加劑A和/或添加劑B，以及其他添加劑的組合；

其中，所述的含氟鏈狀酯為選自如下結構通式所示物質中的一種或多種：其中，R₁、R₂獨立地為未被取代或被氟原子取代的碳原子數為1～3的烷基且R₁、R₂中至少有一個為被氟原子取代的碳原子數為1～3的烷基，其中，所述的被氟原子取代為部分取代或全部取代；

所述的添加劑A為選自如下結構通式所示物質中的一種或多種：其中，R₃為-(CH₂)_n-或-(CH₂)_nO-，n為1～4；