[發明專利]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

• 申請號: 201711099724.6
• 申請日: 2017-11-09
• 公開（公告）號: CN109768319B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 鄭仲天;鐘玲;胡時光;石橋;陳長春;鄧朝暉
• 申請（專利權）人: 深圳新宙邦科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0566
• 代理公司: 深圳鼎合誠知識產權代理有限公司 44281
• 代理人: 孫銀行;彭家恩

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，該非水電解液包括選自結構式1所示的化合物，其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自獨立地選自氫、氟、氰基或含1?5個碳原子的基團；R為碳原子數不超過10個的基團，且所述R中含有1個氧原子或1個氮原子。本發明的非水電解液能夠提高鋰離子電池的高溫儲存及循環性能。(結構式1)。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，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

鋰離子電池因其工作電壓高、安全性高、長壽命、無記憶效應等特點，在便攜式電子產品領域中取得了長足的發展。隨著新能源汽車的發展，鋰離子電池在新能源汽車用動力電源系統具有巨大的應用前景。

在非水電解液鋰離子電池中，非水電解液是影響電池高低溫性能的關鍵因素，特別地，非水電解液中的添加劑對電池高低溫性能的發揮尤其重要。在鋰離子電池初始充電過程中，電池正極材料中的鋰離子脫嵌出來，通過電解液嵌入碳負極中。由于其高反應性，電解液在碳負極表面反應產生Li₂CO₃、LiO、LiOH等化合物，從而在負極表面形成鈍化膜，該鈍化膜稱為固體電解液界面膜(SEI)。在初始充電過程中形成的SEI膜，不僅阻止電解液進一步在碳負極表面分解，而且起到鋰離子隧道作用，只允許鋰離子通過。因此，SEI膜決定了鋰離子電池性能的好壞。

為了提高鋰離子電池的各項性能，許多科研者通過往電解液中添加不同的負極成膜添加劑(如碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯)來改善SEI膜的質量，從而改善電池的各項性能。例如，在日本特開2000-123867號公報中提出了通過在電解液中添加碳酸亞乙烯酯來提高電池特性。碳酸亞乙烯酯能夠優先于溶劑分子在負極表面發生還原分解反應，能在負極表面形成鈍化膜，阻止電解液在電極表面進一步分解，從而提高電池的循環性能。但添加碳酸亞乙烯酯后，電池在高溫儲存中過程中容易產生氣體，導致電池發生鼓脹。此外，碳酸亞乙烯酯形成的鈍化膜阻抗較大，尤其在低溫條件下，容易發生低溫充電析鋰，影響電池安全性。氟代碳酸乙烯酯也能在負極表面形成鈍化膜，改善電池的循環性能，且形成的鈍化膜阻抗比較低，能夠改善電池的低溫放電性能。但氟代碳酸乙烯酯在高溫儲存產生更多的氣體，明顯降低電池高溫儲存性能。

發明內容

本發明提供一種能夠提高電池高溫儲存及循環性能的鋰離子電池非水電解液，進一步提供包括上述鋰離子電池非水電解液的鋰離子電池。

根據第一方面，一種實施例中提供一種鋰離子電池非水電解液，該鋰離子電池非水電解液包括選自結構式1所示的化合物，

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自獨立地選自氫、氟、氰基或含1-5個碳原子的基團；R為碳原子數不超過10個的基團，且所述R中含有1個氧原子或1個氮原子。

進一步地，以所述電解液總重量為基準，上述結構式1所示的化合物的含量為0.1％-10％。

進一步地，上述含1-5個碳原子的基團選自烴基、鹵代烴基、含氧烴基、含硅烴基、含氰基取代的烴基或氰基取代的含氧烴基。

進一步地，上述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆各自獨立地選自氫、氟、氰基、甲基、乙基、三甲基硅氧基、三氟甲基。

進一步地，上述R選自結構式2或結構式3所示的基團：