[發明專利]鋰離子電池電解液及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201711433412.4
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108054430B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發明（設計）人: 任建勛;張友為;張耀;阮威;周倩;梁昌清
• 申請（專利權）人: 欣旺達電子股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 44343 深圳市明日今典知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 王杰輝

本發明提供的鋰離子電池及其電解液，通過在電解液添加了一種含氰基的抗過充添加劑，提高了鋰離子電池的抗過充能力，保證鋰離子電池安全。該抗過充添加劑動作電位在5.25V左右。當鋰離子電池發生過充現象，電位上升超過5.25V時，該抗過充添加劑會發生聚合反應，并產生大量氫氣，產生的氫氣使得電池內部壓強上升，沖破防爆閥等安全裝置，泄出氣體與熱量，從而保證電池安全。同時，該抗過充添加劑的氰基可以很好的吸附在正極材料過渡金屬離子表面，迅速地感知正極電位的變化并及時響應，不會發生延遲或響應不及，保證電池安全。

技術領域

本發明涉及到鋰電池技術領域，特別是涉及到一種鋰離子電池電解液及鋰離子電池。

背景技術

為了滿足消費電子產品功耗的提高及電動汽車續航里程的需求，鋰離子電池提供了兩種解決方案，一種是更高的能量密度，另一種是更快的充電速率。更高的能量密度意味著空間及材料的極致應用、設計及制造余量的壓縮；更快的充電速率則意味著更大的充電電流、更高的歐姆放熱及更快的響應需求?？梢娺@兩種解決方案都壓縮了電池安全性能的余量，尤其是較快的充電速率對電池抗過充性能提出更高的要求。

目前，鋰離子電池的抗過充保護主要有外部集成電路法和內部抗過充添加劑兩種方法。外部集成電電路法是指在電池外部串聯或并聯保護電路，當檢測到電池過充時，啟動保護措施，切斷電池電路，避免事故發生。這種方法高效快捷，但成本高昂，存在一定誤動作概率，且不符合電池基因安全原則。因此采用內部抗過充添加劑成為更多的研究重點。

電池內部過充添加劑又可以分為兩類，一類是作為固態添加劑添加在電極中，比如CN201510269013.3公開了一種鋰離子電池，將固態碳酸鋰混合在正極內部，當電池電壓高于4.7V時，正極中的碳酸鋰可以與鋰離子電池中的質子氫發生反應，產生氣體沖開電池安全閥，從而改善過充。但在高溫環境下，正極活性材料釋氧及電解液的氧化產物也可以與碳酸鋰發生反應，加速鋰離子電池自身放熱，導致電池熱失控，因此未能從根本上解決鋰離子電池安全問題。另外這類固態添加劑不具備電化學活性且占據電極空間，不利于電池能量密度的提高。

另一類是作為液態添加劑添加在電解液中。如，CN201710015032.2公開了一種三元電池用防過充電解液，在電解液中引入聯苯和環己基苯，通過聯苯和環己基苯的混合作用，在電池過充時發生充電聚合，從而阻斷電流，避免危險事故發生。CN201110106168.7公開了一種有效地抑制過充電的非水電解液，采用的3-R噻吩和3-氯噻吩則可以在過充電狀況下產生氣體，使電池部門發生斷路從而抑制電池的過充電。然而該類添加劑電化學穩定性較低，在電池內部易分解，有降低電池性能的傾向。CN201210547127.6公開了一種電解液用添加劑，在電解液中添加0.2％～2％的氟代硝基吡啶作為氧化還原穿梭電對，改善電池過充性能，但該類添加劑氧化電勢僅4.1V左右。較低的氧化電勢說明該類添加劑只適用于低電勢電池，用于高電勢電池則會造成電池正常應用時的性能惡化。

發明內容

本發明的主要目的為提供一種鋰離子電池電解液及鋰離子電池，改善鋰離子電池的抗過充性能。

本發明提供了一種鋰離子電池電解液，包括非水溶劑和式1化合物，式1的結構如下：

其中，X為鹵素、烷基或鹵取代烷基，所述烷基或鹵取代烷基的碳原子數為1～6，所述烷基或鹵取代烷基的結構包括環狀或鏈狀。

優選地，所述X為F、甲基或環己基。

優選地，所述式1化合物的質量分數為0.1％到20％。

優選地，所述式1化合物的質量分數為0.5％到10％。

優選地，所述式1化合物的質量分數為0.5％到5％。