[發明專利]電解液及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201811259987.3
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN111106383B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 馬娟;栗文強;唐超;張水蓉
• 申請（專利權）人: 寧德新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/0525
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;盧軍峰

本申請提供了一種電解液及鋰離子電池，該電解液包括：添加劑和溶劑，其中，添加劑包括環狀硼酸酯，溶劑包括氟代碳酸酯。本申請通過將環狀硼酸酯作為高溫添加劑，同時與氟代碳酸酯結合使用，大大改善了鋰離子電池在高電壓下的高溫性能和安全性能。

技術領域

本申請的實施例涉及電池領域，更具體地，涉及電解液及鋰離子電池。

背景技術

隨著智能手機、消費級無人機以及電動汽車領域的技術進步和市場發展，人們對鋰離子電池性能的要求越來越高。鋰離子電池以能量密度高、循環壽命長、無記憶效應等優點，成為應用于上述領域的主流電池。目前，提高能量密度是提高鋰離子電池性能的主要研究方向之一。提高工作電壓和使用新型高能量密度材料是提高鋰離子電池的能量密度的有效途徑。雖然新型高能量密度鋰離子電池材料已是廣泛研究的熱點，但仍處于基礎研究階段，目前，主流的鋰離子電池正極材料仍是鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料。因此，提高工作電壓仍是提高鋰離子電池能量密度的重要途徑。

目前，商業化的鋰離子電池的工作電壓在4.35V以內，若鋰離子電池處于4.35V以上的高電壓下，正極材料的氧化活性升高、結構極易破壞，同時電解液在高電壓下也易發生分解，尤其在高溫條件下，電解液的副反應以及電解液與界面的副反應加劇，導致鋰離子電池迅速膨脹，在惡化鋰離子電池循環、脹氣等性能的同時，也降低了鋰離子電池的安全性能，因而研究提高鋰離子電池高電壓條件下的高溫性能和安全性能對鋰離子電池的應用有重要意義。

發明內容

為了克服現有技術中存在的上述技術問題，本申請的一些實施例提供了一種電解液，包括添加劑和溶劑，其中，所述添加劑包括環狀硼酸酯，所述溶劑包括氟代碳酸酯。

在上述電解液中，所述環狀硼酸酯的結構式如下式1所示：

其中，R₁為碳原子數為1至18的烷基、烷氧基或碳原子數為3至12的硼酸酯烷基。

在上述電解液中，所述環狀硼酸酯選自以下化合物中的至少一種：

在上述電解液中，所述氟代碳酸酯選自下式2或式3所示的化合物中的至少一種：

其中，R₂、R₃每個均獨立的選自碳原子數為1-6的烷基或碳原子數為1-6的氟代烷基，并且R₂、R₃中至少有一個含有氟原子；以及R₄、R₅、R₆、R₇每個均獨立的選自氫原子、氟原子、碳原子數為1至6的烷基、碳原子數為1至6的氟代烷基，并且R₄、R₅、R₆、R₇中的至少一個為氟原子或碳原子數為1至6的氟代烷基。

在上述電解液中，所述氟代碳酸酯選自以下化合物中的至少一種：

在上述電解液中，所述環狀硼酸酯在所述電解液中的質量百分比為0.01％-2％，所述氟代碳酸酯在所述電解液中的質量百分比為5％-40％。

在上述電解液中，所述添加劑還包括功能添加劑，所述功能添加劑包括氟代碳酸乙烯脂、碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烷磺內酯、硫酸乙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、二草酸硼酸鋰中的一種或多種。

在上述電解液中，所述溶劑還包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ-丁內酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸乙酯、乙酸乙烯脂中的一種或多種。