[發明專利]電解液添加劑、鋰電池電解液及鋰電池

在審

• 申請號: 201810442760.6
• 申請日: 2018-05-10
• 公開（公告）號: CN108649265A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 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;H01M10/0525
• 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、鋰電池電解液及鋰電池，屬于鋰電池技術領域。添加劑包括式Ⅰ所示化合物中的至少一種：其中，R₁、R₂、R₃均選自烯基、芳香基、碳原子數為C₁～C₁₃的烷基、碳原子數為C₁～C₁₃的鹵代烷基中的一種。本發明的電解液添加劑與有機溶劑相比具有更高的氧化性，在正極表面能優先發生電化學氧化，在正極表面形成SEI保護膜，從而有效抑制電解液中的有機溶劑在循環過程中發生氧化分解及對正極材料結構的破壞，拓寬電解液的電化學窗口，擴大了電池的工作電壓范圍，尤其是提高了電池在高壓(如4.5～5V)下的循環穩定性。

技術領域

本發明屬于鋰電池技術領域，涉及一種電解液添加劑及包含其的鋰電池電解液和鋰電池。

背景技術

隨著新能源電動汽車市場的日益擴大，作為主要動力來源的鋰離子電池面臨著挑戰：提高電池的能量密度，增加電動汽車的續航里程。提高電池的工作電壓及正負極材料的比容量是提升鋰離子電池能量密度的有效途徑。

追求更高的能量密度是鋰離子電池的一個重要發展方向，但是高能量密度鋰離子電池發展的一個瓶頸就是如何提出一種能夠與高能量鋰離子電池電極材料相匹配的高壓電解液。目前，常規碳酸酯電解液的電壓體系主要以4.2V為主，對于高能量密度的正極材料，需要能耐更高電壓體系的電解液，對于高電壓電解液中的溶劑、鋰鹽和正極界面具有足夠的電化學穩定性。

目前受商業化電解液電化學窗口的限制，使用的商業化正極材料的電位都處于4.3V以下，如磷酸鐵鋰(LiFePO₄)、鈷酸鋰(LiCoO₂)、錳酸鋰(LiMn₂O₄)等。而高壓正極材料LiCoPO₄(4.8V)、LiNi_0.5Mn_1.5O₄(4.7V)、富鋰材料及高壓三元材料等至今未能在實際生產中應用，最大的原因在于目前商業化電解液在電池電壓超過4.5V就會發生劇烈的氧化分解反應，使電池無法在截止電位下正常工作。例如LiNi_0.5Mn_1.5O₄在高壓條件下會溶出金屬離子，破壞材料結構，導致容量衰減，故開發出寬電化學窗口，能形成電極界面保護層的高壓電解液具有重要意義。

而高壓電解液的開發主要在于添加劑的開發及溶劑的優化，因此，亟需提出一種能夠有效拓寬電解液的電化學窗口，形成電極界面保護層，有效抑制電解液在循環過程中發生氧化分解及對正極材料結構產生破壞，提高電池的工作電壓，并提高電池高壓循環穩定性的電解液添加劑，以及包含該電解液添加劑的鋰電池電解液和鋰電池。

發明內容

(一)要解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明的目的之一是提供一種電解液添加劑，該電解液添加劑具有良好的耐氧化性及抗阻燃特性，能夠在正極表面形成保護膜，有效抑制電解液中的有機溶劑在循環過程中發生氧化分解及對正極材料結構的破壞，拓寬了電解液的電化學窗口，拓寬了電池的工作電壓范圍，并提高了電池的工作電壓，使其可高達4.5～5V，且提高了電池高壓循環的穩定性。

本發明的目的之二是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。

本發明的目的之三是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，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種電解液添加劑，所述添加劑包括式Ⅰ所示化合物中的至少一種：