[發明專利]一種電解液添加劑、鋰二次電池電解液和鋰二次電池

有效

• 申請號: 201711360460.5
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN109935904B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 馬強;李陽興;秦德君
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/052;H01M10/42
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

本發明實施例提供了一種用于終端、智能車或電動車的電池電解液添加劑，其分子結構中包括由三個氮原子和三個磷原子構成的六元環結構，每個磷原子上包括兩個取代基團，取代基團分別表示為R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆，所述R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆中至少有一個取代基團為取代磺酸基，其余取代基團分別選自氟、氯、溴、烷基、鹵代烷基、烷氧基、鹵代烷氧基、烯基、鹵代烯基、烯氧基、鹵代烯氧基、芳基、鹵代芳基、芳氧基、鹵代芳氧基、取代磷酸酯基、取代酰亞胺基或取代磺酰亞胺基中。該電解液添加劑兼具阻燃和耐高電壓的雙重特性，將其應用于鋰二次電池，可有效改善鋰二次電池的高電壓循環性能和安全可靠性。本發明還提供了鋰二次電池電解液和鋰二次電池。

技術領域

本發明涉及鋰二次電池技術領域，特別是涉及一種電解液添加劑、鋰二次電池電解液和鋰二次電池。

背景技術

鋰二次電池由于能量密度高、工作電壓高、使用壽命長、自放電率低和環境友好等優點，已在便攜式電子產品(智能手機、數碼相機、筆記本電腦等)中得到了廣泛的應用，隨著電動汽車和大規模儲能電網等新能源產業的快速發展，對電池能量密度提出了更高的要求，其中開發高比容量正負極材料和高電壓正極材料是目前提升鋰二次電池能量密度的主要技術手段。然而聚焦于高比容量和高電壓材料的使用，勢必會帶來液態鋰二次電池的安全問題。目前，鋰二次電池的電解質主要為非水有機電解液(常規為碳酸酯類電解液)，當電池在濫用(熱沖擊、過充、針刺和外部短路等)狀態下因其電解液存在易揮發、易燃燒等隱患，極易引起電池熱失控而導致的安全性問題。另一方面，碳酸酯類電解液在高電壓正極材料(4.4V)的使用下，會發生不可逆的氧化分解，導致電池性能的惡化。

針對碳酸酯類電解液存在的易燃和不耐高電壓的問題，一方面，研究人員采用耐燃性和抗氧化性高的砜類、腈類、氟代溶劑和離子液體等物質作為電池電解液的溶劑，可以提高電解液的耐燃性和電池的工作電壓。然而，由于采用上述溶劑替換商用碳酸酯類溶劑，不僅降低了電解液的電導率，而且降低了對電極及隔膜的浸潤性，同時上述溶劑與正負極材料的兼容性較差。因此，以上的不足，嚴重損害了鋰二次電池的電化學性能，限制了其應用。另一方面，研究人員采用向常規電解液中分別添加阻燃添加劑和耐高電壓添加劑。多種功能添加劑的同時添加，雖然在一定程度上可以解決上述電解液相應的問題，但是過多功能添加劑的使用增加了電解液的粘度和電池的阻抗，進而降低了電池的低溫和倍率性能。另外，雖然廣泛報道的阻燃劑(磷酸酯、亞磷酸酯、鹵代碳酸酯和鹵代醚等)可以提高電解液的耐燃性，但是它們與正負極材料的相容性較差，影響了電池的電化學性能。

近年來，研究人員發現磷腈類阻燃劑不僅具有較高的阻燃性，而且與正負極材料具有較好的兼容性。因此，開發一種新型磷腈類材料，兼具阻燃和耐高電壓的雙功能特性是一個非常具有實際應用的方向。

發明內容

鑒于此，本發明實施例第一方面提供了一種電解液添加劑，其兼具阻燃和耐高電壓的雙重特性，以解決現有鋰二次電池在高電壓下循環性能不佳、安全可靠性差的問題。