[發明專利]非水電解液及鋰離子電池

在審

• 申請號: 201811141736.5
• 申請日: 2018-09-28
• 公開（公告）號: CN110970663A
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發明（設計）人: 梁成都;付成華;陳培培;馮俊敏
• 申請（專利權）人: 寧德時代新能源科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0569
• 分類號: H01M10/0569;H01M10/0567;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 呂倩茹;張向琨

本發明提供了一種非水電解液及鋰離子電池，所述非水電解液包括非水溶劑、鋰鹽以及添加劑，所述非水溶劑包括碳酸酯類溶劑以及高氧化電位類溶劑，所述添加劑為氟代環狀碳酸酯。所述碳酸酯類溶劑為鏈狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯與環狀碳酸酯的混合物，所述高氧化電位類溶劑選自式I、式II所示的化合物中的一種或幾種，所述氟代環狀碳酸酯選自式III所示的化合物中的一種或幾種。本發明既能改善鋰離子電池高溫高電壓下的電化學性能以及改善鋰離子電池過充安全、熱箱安全等安全性能，又能保證鋰離子電池具有一定的動力學性能。

技術領域

本發明涉及電池領域，尤其涉及一種非水電解液及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于具備能量密度大、輸出功率高、循環壽命長和環境污染小等優點而被廣泛應用于電動汽車以及消費類電子產品中。目前對鋰離子電池的需求是：高電壓、高功率、長循環壽命、長存儲壽命且安全性能優異。

鋰離子電池目前廣泛使用以六氟磷酸鋰為導電鋰鹽以及以環狀碳酸酯和/或鏈狀碳酸酯為溶劑的非水電解液體系。然而上述非水電解液尚存在諸多不足，例如在高電壓體系中，上述非水電解液的循環性能、存儲性能以及安全性能有待提高，又如在鈷酸鋰或高鎳三元體系中，鋰離子電池的過充安全、熱箱安全等安全性能也有待提高。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種非水電解液及鋰離子電池，其既能改善鋰離子電池高溫高電壓下的電化學性能以及改善鋰離子電池過充安全、熱箱安全等安全性能，又能保證鋰離子電池具有一定的動力學性能。

為了達到上述目的，在本發明的一方面，本發明提供了一種非水電解液，其包括非水溶劑、鋰鹽以及添加劑，所述非水溶劑包括碳酸酯類溶劑以及高氧化電位類溶劑，所述添加劑為氟代環狀碳酸酯。所述碳酸酯類溶劑為鏈狀碳酸酯或鏈狀碳酸酯與環狀碳酸酯的混合物，所述高氧化電位類溶劑選自式I、式II所示的化合物中的一種或幾種。在式I中，R₁、R₂獨立地選自未取代、部分鹵代或全部鹵代的碳原子數為1至5的烷基，且R₁、R₂中的至少一個為部分鹵代或全部鹵代的碳原子數為1至5的烷基；在式II中，R₃選自部分鹵代或全部鹵代的碳原子數為1至6的亞烷基。其中鹵素原子選自F、Cl、Br、I中的一種或幾種。所述氟代環狀碳酸酯選自式III所示的化合物中的一種或幾種，在式III中，R₄選自部分氟代或全部氟代的碳原子數為1至5的亞烷基。

在本發明的另一方面，本發明提供了一種鋰離子電池，其包括正極極片、負極極片、隔離膜以及根據本發明第一方面的非水電解液。

相對于現有技術，本發明至少包括如下所述的有益效果：

(1)本發明的非水電解液可以綜合高氧化電位類溶劑耐氧化性高且不可燃的優點以及碳酸酯類溶劑粘度低且介電常數高的優點，從而既能改善鋰離子電池高溫高電壓下的電化學性能，又能保證鋰離子電池具有一定的動力學性能；

(2)本發明的非水電解液使用高氧化電位類溶劑與碳酸酯類溶劑形成的混合溶劑，可以克服常規碳酸酯類溶劑耐氧化性差、易高壓分解產氣、閃點低、易燃燒等缺點，從而本發明的非水電解液可以大大改善鋰離子電池的過充安全、熱箱安全等安全性能；

(3)本發明的非水電解液含有添加劑氟代環狀碳酸酯，其可以優先在負極形成穩定的界面保護膜，抑制高氧化電位類溶劑在負極的副反應，提高鋰離子電池的循環壽命等電化學性能，另外，氟代環狀碳酸酯在負極形成的界面保護膜的阻抗也較高氧化電位類溶劑持續反應的阻抗小，所以還可以改善鋰離子電池的動力學性能；