[發明專利]一種鋰離子電池電解液

在審

• 申請號: 201810771792.0
• 申請日: 2018-07-13
• 公開（公告）號: CN109103501A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 王朝舉;吳富權;吳肇聰;陳海平;韓濤;孫振;秦大橋
• 申請（專利權）人: 惠州市智鍵科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開了一種鋰離子電池電解液，包括電解質鋰鹽、有機溶劑和功能添加劑；功能添加劑包括六氟磷酸銀、烯丙氧基三甲硅烷、1,4,8,11?四氮雜環十四烷、甲基苯磺酰異氰酸酯和環狀磷腈類添加劑。本發明的一種鋰離子電池電解液，其具有良好的電極容量、倍率充放電性能、正負極匹配性能、循環性能；而且降低了電池內部的短路風險，電池的高溫性能和安全性能得到顯著提高。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，更具體的說是涉及一種鋰離子電池電解液。

背景技術

鋰離子電池電解液是連接正、負電極的橋梁，在電池內部起著傳輸離子的作用，主要由鋰鹽、有機溶劑及添加劑組成。電解液的選擇與電池的電壓、容量、能量和功率等密切相關。鋰離子電池電解液被稱為電池的“血液”，電解液添加劑的使用相當于執行“血液注射”，使用較少的劑量就可以針對性地改變電池的某些性能，其中包括電極容量、倍率充放電性能、正負極匹配性能、循環性能和安全性能等。

鋰離子電池的電解質大多為有機液體電解質，由有機溶劑和導電鋰鹽組成。常用的有機溶劑為烷基碳酸酯類化合物，但其閃點都很低，致使鋰離子電池的電解質溶液(電解液)極易燃燒。當電池發生短路、過充等安全問題時，電池異常發熱，氣化或分解產生大量氣體導致電池破裂起火。近些年，各國都發生了多起電池安全事故，這主要是由于電池在濫用(熱沖擊、過充、外部短路等)狀態下引起熱失控而導致的安全性問題，特別是在電動車等大容量電能應用方面，安全問題尤其重要。另外，也有不少文獻報道阻燃添加劑可以顯著改善電解液的安全問題。但隨之產生的問題是電解液常規性能如循環低溫性能受到嚴重的影響，以至于不能滿足實際的使用需求。因此，亟需提供一種既能提高電池的安全性，又能賦予電解液多種性能的鋰離子電池電解液。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種鋰離子電池電解液，既能提高電池的安全性，又能賦予電解液包括提高電極容量、倍率充放電性能、正負極匹配性能、循環性能在內的多種性能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種鋰離子電池電解液，包括電解質鋰鹽、有機溶劑和功能添加劑；所述功能添加劑包括六氟磷酸銀、烯丙氧基三甲硅烷、1,4,8,11-四氮雜環十四烷、甲基苯磺酰異氰酸酯和環狀磷腈類添加劑。

采用上述技術方案的有益效果為：1,4,8,11-四氮雜環十四烷能與電解液中正極材料溶出的導電劑SP中的金屬離子形成配位化合物，該配位化合物提高了金屬離子沉積的熱力學反應性能，從而使沉積反應需要更低的電位值；形成的配位化合物分子為大環類結構，具有一定的位阻效應，也能降低沉積反應動力學；在電解液中添加1,4,8,11-四氮雜環十四烷的鋰離子電池中，由1,4,8,11-四氮雜環十四烷形成的配位化合物抑制了金屬離子的沉積，顯著提高了電池的高溫性能和安全性能，降低了內部的短路風險。

環狀磷腈阻燃添加劑具有良好的阻燃性能，該添加劑作為功能添加劑可以促使電解液體系在正負極表面形成穩定的界面膜，提高電解液阻燃性能的同時兼顧保證電解液具有量好的循環性能，并且可以改善由于阻燃劑的加入導致低溫析鋰的問題，有效提高電池綜合性能。

進一步，所述電解質鋰鹽的濃度為0.8-3.5mol/L，所述六氟磷酸銀的濃度為0.2-2mol/L，所述烯丙氧基三甲硅烷的濃度為0.2-2mol/L，所述1,4,8,11-四氮雜環十四烷的濃度為0.02-0.2mol/L，所述甲基苯磺酰異氰酸酯的用量占有機溶劑總質量的0.2-2％，所述環狀磷腈類添加劑的用量占有機溶劑總質量的0.2-5％。

優選地，所述電解質鋰鹽的濃度為0.8-2.5mol/L，所述六氟磷酸銀的濃度為1.1-1.5mol/L，所述烯丙氧基三甲硅烷的濃度為1.1-1.5mol/L，所述1,4,8,11-四氮雜環十四烷的濃度為0.11-0.15mol/L，所述甲基苯磺酰異氰酸酯的用量占有機溶劑總質量的0.4％，所述環狀磷腈類添加劑的用量占有機溶劑總質量的0.4％。