[發明專利]一種鋰離子動力電池防過充電解液及鋰離子動力電池

在審

• 申請號: 201810564520.3
• 申請日: 2018-06-04
• 公開（公告）號: CN108511802A
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發明（設計）人: 潘立寧;黃慧聰;朱學全;郭力;王建斌
• 申請（專利權）人: 東莞市杉杉電池材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0525
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達

本發明屬于鋰離子電池電解液技術領域，尤其涉及一種鋰離子動力電池防過充電解液及鋰離子動力電池，電解液包含電解質鋰鹽、非水有機溶劑、成膜添加劑和防過充添加劑，所述成膜添加劑為三(三甲基硅烷)硼酸酯和硫酸乙烯酯中至少一種，所述防過充添加劑具有結構(Ⅰ)通式的芳香族化合物。本發明中的防過充添加劑在電池正常工作電壓(3.0～4.3V)下不參與任何反應過程，當電池充電電壓超過4.45V時，防過充添加劑在電極表面發生氧化還原飛梭分流限壓，將電壓鉗制在一定范圍內，防止電池內部電解液由于電壓過高發生劇烈分解產熱產氣，進而避免電池發生燃燒和爆炸等安全問題。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池電解液技術領域，尤其涉及一種鋰離子動力電池防過充電解液及鋰離子動力電池。

背景技術

鋰離子電池由于具有高工作電壓、高能量密度、長壽命和環境友好等優點，被廣泛應用于3C數碼產品、電動工具、電動汽車、儲能設備等領域。

電動汽車作為一種交通工具，其行駛里程、加速性能、爬坡能力和安全性能等都是受關注的重點，而這些性能指標高低主要取決于作為關鍵部件的動力電池。為達到上述規劃中更高的動力電池能量密度要求，一是不斷提高正極材料中鎳含量，如NCM622、NCM811、NCA等，另一方向是不斷提高電池的充電截止電壓。

目前，制約高能量密度動力電池的主要問題是電池的安全性能，其中由過充引發的鋰離子動力電池著火等安全問題最為棘手。當鋰離子電池發生過充時，將引發正極活性物質結構的不可逆變化以及電解液在正極材料表面發生氧化分解，進而產生大量的氣體并釋放大量的熱量，導致電池內部溫度急劇上升，電池發生熱失控；同時鋰離子電池發生過充時，會加速正極材料中金屬離子的溢出，同樣的會加速電解液在負極表面還原產氣產熱；處于過充狀態的炭負極表面也會因金屬鋰的沉積增加可燃性，最終促使動力電池出現燃燒和爆炸等問題。

為了減少電池在過充情況下的熱失控等安全問題，可以在電解液中加入防過充添加劑，以達到增加電池安全性的目的。目前常用的防過充添加劑(如聯苯、環己基苯)在一定程度上可以改善電池的過充安全性，但在電池長循環過程中穩定性較差，容易增加電池內阻，影響電池長循環壽命，同時這類添加劑在阻斷電池過充時發生的是不可逆的分解產氣或電聚合反應，電池發生過充后，過充添加劑往往會失去本身性能。

有鑒于此，確有必要提供一種鋰離子動力電池防過充電解液及鋰離子動力電池以解決現有技術存在的問題。

發明內容

本發明的目的之一在于：針對現有技術的不足，而提供一種鋰離子動力電池防過充電解液，具有良好的成膜性能和過充保護性能，可有效解決鋰離子電池面臨的過充電安全性問題。

本發明的目的之二在于：提供一種鋰離子動力電池。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種鋰離子動力電池防過充電解液，包含電解質鋰鹽、非水有機溶劑、成膜添加劑和防過充添加劑，所述成膜添加劑為三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)和硫酸乙烯酯(DTD)中的至少一種，所述防過充添加劑為至少一種具有式(Ⅰ)結構所示的芳香化合物：

其中，R₁、R₃分別獨立地為叔丁基、氫原子、環己基、苯基中的任意一種；R₂、R₄分別獨立地為甲氧基、乙氧基、苯氧基、氟原子、氯原子、溴原子、氫原子、甲基、苯基和環己基中的任意一種。

作為本發明所述的鋰離子動力電池防過充電解液的一種改進，所述防過充添加劑質量占所述電解液總質量的1.2％～10.0％。

作為本發明所述的鋰離子動力電池防過充電解液的一種改進，所述成膜添加劑質量占所述電解液總質量的0.5％～3.0％。