[發明專利]一種雙功能鋰離子電池電解液添加劑

在審

• 申請號: 201811096063.6
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109037780A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 陳仕謀;高維群;王世力;張鎖江
• 申請（專利權）人: 中國科學院過程工程研究所;北京協同創新研究院
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種雙功能鋰離子電池電解液添加劑，所述添加劑為苯基砜結構，所述添加劑在電解液中一定含量下能夠解決電池循環容量衰減快，首次充放電效率低，放電不穩定等問題，在一定濃度時還有防過充的功能。能夠有效提高電池在2.8?4.3V的循環性能和防過充性能，能夠有效延長電池的循環壽命，充放電容量以及提高安全性能。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，涉及一種鋰離子電池電解液添加劑，尤其涉及一種雙功能鋰離子電池電解液添加劑。

背景技術

鋰離子電池因為具有優異的能量和功率密度被廣泛用于各種電子設備中。隨著新的正極活性物質的不斷被發現，鋰離子電池的電壓范圍上線由原來的3V(vs,Li/LI⁺)提高到現在的4.3V(vs,Li/LI⁺)，但也伴隨著很多負面效應，如循環不穩定，比容量衰減快等問題。

現如今，將鋰離子電池作為儲能設備用于電動車及混合性電動車中成為了科學研究的熱點，這需要電池有極高的能量和功率密度，而且需要有優異的循環穩定性和容量保持率，并且需要自放電低以防止泊車時容量損耗嚴重。目前作為電動車動力源比較理想的正極材料是三元富鎳層狀正極材料，它具有能量密度和容量密度高，成本較低，電化學窗口寬，以及環境友好等優點。但是這種材料的缺點也是顯而易見的，其電池儲量低，首次容量損失大，循環壽命短，熱穩定性差，容易放出氣體使電池膨脹，存在爆炸的危險等。所以如何更好的完善以高鎳材料作為正極材料的電池，使其穩定性增強，已經成為鋰離子電池又一重要的研究方向。通過開發新的高壓添加劑來降低電池的不穩定性及容量衰減率，可以達到提高鋰離子電池循環性能的目的。

在過充添加劑的發展歷史上，較早得到研究和應用的是一類氧化還原飛梭型化合物，這是一類具有高度可逆性氧化還原電位的化合物。過充添加劑的氧化電位略高于正極脫鋰電位，當電池超過工作電壓時，添加劑優先發生氧化還原反應，造成電池的斷路或者微短路，從而使電池停止工作并緩慢放熱，且不破壞電極材料和電解液。

CN 104638299 A公開了一種具有防過充功能的二次電池電解液，該電解質溶液由四類成份組成：(A)鋰鹽，(B)碳酸酯類和/或醚類有機溶劑，(C)防過充添加劑和(D)其他功能添加劑；其中鋰鹽在此電解液中的摩爾濃度范圍是：0.001-2摩爾/升，防過充添加劑在此電解液中所占的質量比例范圍是：0.1％-50％，組分其他功能添加劑在此電解液中的摩爾濃度范圍是：0-1摩爾/升；上述的防過充添加劑的特征為陽離子或陰離子中含有芳香基團的鹽，上述防過充的電解質溶液可應用于一次電池、二次電池以及鋰離子電池中。

CN 106450461 A公開了一種二次電池防過充電解液及其鋰二次電池，所述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)磷酸酯(TMSP)和硫酸乙烯酯(DTD)中至少一種，所述防過充添加劑包含氧化還原飛梭型防過充添加劑。本發明中的防過充添加劑在電池正常工作電壓(2.75～4.35V)下不參與任何反應過程，當電池充電電壓超過4.4V時，氧化還原飛梭型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，進而避免電池發生燃燒和爆炸等安全問題。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明提供一種鋰離子電池電解液添加劑，尤其是一種雙功能鋰離子電池電解液添加劑，所述添加劑在電解液中一定濃度之內可以有效提高鋰離子電池的循環性能并且在較高濃度時可以防止電池過度充電，提高安全性能。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明目的之一在于提供一種雙功能鋰離子電池電解液添加劑，所述添加劑的結構如式I所示：