[發明專利]一種鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑及非水電解液

在審

• 申請號: 201810040549.1
• 申請日: 2018-01-16
• 公開（公告）號: CN108336406A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 岳紅云;張耀法;楊炎革;韓占立;韓崇;王蘭;呂秀夯;楊書廷
• 申請（專利權）人: 河南師范大學;河南電池研究院有限公司;河南華瑞高新材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 張兵兵

本發明涉及一種鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑及非水電解液，屬于鋰離子電池技術領域。本發明的鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑，為含硅鈦酸酯類化合物。本發明的含硅鈦酸酯類化合物用作鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑，在電池的首次充電過程中優先于溶劑分子發生氧化反應，氧化產物固態部分覆蓋在正極表面形成一層致密的鈍化膜，阻止高電壓下正極與電解液的反應。同時由于正極保護膜的主要成分為硅烷氧基化合物，相對于傳統的有機保護膜，含硅烷氧基化合物的保護膜的穩定性更好，能夠在高電壓下保護正極極片，減少正極極片與電解液的氧化作用，從而改善了高電壓下電池的循環和存儲性能。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑及非水電解液，屬于鋰離子電池技術領域。

背景技術

鋰離子電池與其他電池相比，具有質量輕、體積小、工作電壓高、能量密度大、充電效率高、無記憶效應和循環壽命長等優點，目前已經成為3C電池和電動汽車動力電池的首選。隨著鋰離子電池正極材料的不斷發展，高電壓正極材料越來越受到人們的關注，如高電壓鈷酸理(4.35V)，高電壓三元材料(4.4V)，已經在3C領域(如蘋果公司的iphone6，國內小米公司的MI4等通訊產品)得到應用；其他高電壓正極材料如：5V鎳錳尖晶石(LNMO已經產業化)、富鋰高錳層狀固溶體(OLO)、磷酸錳鋰、磷酸鈷鋰等，雖然目前并未獲得廣泛推廣應用，但是隨著人們對高電壓高能量密度電池的需求，預期這些高電壓正極材料在未來將會有廣泛的應用。

所有的高電壓正極材料都面臨一個共性的問題—電解液在高電壓下的分解問題，如何解決電解液在高電壓正極材料表面的氧化分解反應是當前高電壓電解液研究面臨的核心問題之一。解決了高電壓下電解液的穩定性問題，對高電壓正極材料的推廣應用至關重要。有鑒于此，確有必要提供一種能夠改善正極與電解液的接觸界面，減弱高電壓時正極材料對電解液催化氧化作用的電解液，抑制因電解液分解反應導致的內阻增加問題，從而改善高電壓鋰離子電池的循環性能和存儲性能。

發明內容

本發明的目的是提供一種鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑，可以改善高電壓鋰離子電池的循環性能。

本發明還提供了一種非水電解液和一種鋰離子電池。

為了實現以上目的，本發明的鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑所采用的技術方案是：

一種鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑，為具有如下式所示結構的含硅鈦酸酯類化合物：

其中，R₁、R₂、R₃分別獨立地選自碳原子數為1～6的鏈狀烷基、烯烴基、炔烴基，鹵素，碳原子數為3～8的環烷基，或者碳原子數為6～12的芳香基。

本發明的鋰離子電池低阻抗高電壓添加劑，在電池的首次充電過程中優先于溶劑分子發生氧化反應，氧化產物固態部分覆蓋在正極表面形成一層致密的鈍化膜，起到保護正極的作用，阻止高電壓下正極與電解液的反應，抑制了正極過渡金屬對電解液的氧化分解作用。同時由于正極保護膜的主要成分為硅烷氧基化合物，相對于傳統的有機保護膜，含硅烷氧基化合物的保護膜的穩定性更好，能夠在高電壓下保護正極極片，減少正極極片與電解液的氧化作用，從而改善了高電壓下電池的循環和存儲性能。

優選的，R₁、R₂、R₃為相同的基團。

優選的，所述含硅鈦酸酯類化合物選自四(三甲基硅氧基)鈦(簡寫TTMS)、四(三乙基硅氧基)鈦(簡寫TTES)、四(三異丙基硅氧基)鈦(簡寫TTPS)、四(三苯基硅氧基)鈦(簡寫TTBS)中的至少一種。