[發明專利]一種電解液添加劑、鋰電池電解液及鋰離子電池

在審

• 申請號: 201810432149.5
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108767315A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 石朝輝;苗力孝;陳橙
• 申請（專利權）人: 桑德集團有限公司;桑頓新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 北京易捷勝知識產權代理事務所(普通合伙) 11613
• 代理人: 齊勝杰

本發明涉及一種電解液添加劑、電解液及鋰電池，屬于鋰電池技術領域。電解液添加劑包括結構式Ⅰ所示化合物中的至少一種：所述結構式Ⅰ中R為含有氟基、苯基、烷基、烯基的基團中的一種，其中n為1～5的整數。本發明的電解液添加劑在電解液中發生分解反應，得到的產物在正極表面生成保護膜，起到了鈍化作用，抑制了正極材料中金屬元素的溶解和正極材料結構的坍塌，提高電解液的電化學穩定窗口，拓寬了電解液的工作電壓范圍，有效的提高電池在高壓下(如4.2～5.0V)的循環效率。

技術領域

本發明涉及一種電解液添加劑、鋰電池電解液及鋰離子電池，屬于鋰電池技術領域。

背景技術

便攜電子設備如筆記本電腦、手機、便攜式音響，和電動汽車都要求擁有更高能量密度的鋰離子電池，使其在輕便化、小型化的同時擁有更強的續航能力。為得到高能量密度的鋰離子電池，開發使用容量大的負極材料的方法、或使用高電位的正極的方法等。而提高鋰離子電池的工作電壓是提高其能量密度和倍率性能的一種有效途徑，現有的一般鋰離子電池的工作電壓為3.5V-4.2V，目前限制鋰離子電池工作電壓的主要因素是商業化應用的碳酸酯電解液電化學穩定窗口較低，當電壓達到4.5V左右時，會發生氧化分解反應，使鋰離子電池的循環性能和安全性能大幅降低。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了解決現有技術的上述問題，本發明提供一種電解液添加劑，該電解液添加劑可以應用在電解液中，添加劑本身發生分解，對正極表面起鈍化作用，有效抑制正極材料中金屬元素的溶解和防止正極材料結構的坍塌，提高電解液的電化學穩定窗口，拓寬了電解液的工作電壓范圍，提高了鋰離子電池在高壓(如4.2-5.0V)下的循環穩定性。

本發明還提供一種包括上述電解液添加劑的鋰電池電解液，該電解液具有寬的電化學窗口，在更高的電壓下具有良好的循環及安全性能。

本發明還提供一種包括上述鋰電池電解液的鋰電池，該電池能夠耐更高的電壓，在更高的電壓下具有良好的循環及安全性能。

(二)技術方案

為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：

一種電解液添加劑，包括如結構式Ⅰ所示化合物中的至少一種，

其中，所述結構式Ⅰ中R為含有氟基、苯基、烷基、烯基的基團中的一種，n為1～5的整數。

如上所述的電解液添加劑，優選地，所述含有氟基的基團包括三氟甲硫基、三氟甲硒基、三氟甲氧基和氟代烷基，所述氟代烷基優選為碳原子數為2～6，更優選為3～5。

如上所述的電解液添加劑，優選地，所述烷基的碳原子數為1～11，更優選為3～5、所述烯基的碳原子數為1～11，更優選為3～6。

進一步，所述烷基為直鏈狀、支鏈狀或環狀。最優選為直鏈狀或支鏈狀的烷基。

作為上述烷基的具體例，可為：甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、及癸基，十一烷基，其中，優選甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基。

如上所述的電解液添加劑，優選地，所述添加劑為二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、丙烯基三氟乙基碳酸酯、甲基三氟乙基碳酸酯和苯基三氟乙基碳酸酯中的任一種或前述任意幾種組合。

如上所述的電解液添加劑，適用于2.5V～5.0V的充電電壓。最優選為4.5V～4.8V。

一種鋰電池電解液，包括基礎電解液及如上所述的電解液添加劑。

如上所述的鋰電池電解液，優選地，所述電解液添加劑占所述基礎電解液以質量百分比計的1～8％。