[發明專利]一種高壓三元鋰離子電池電解液及含該電解液的鋰離子電池

有效

• 申請號: 201910161451.6
• 申請日: 2019-03-04
• 公開（公告）號: CN109687026B
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發明（設計）人: 朱學全;黃慧聰;郭潔;張麗娟
• 申請（專利權）人: 杉杉新材料（衢州）有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/0525
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 陳娟

本發明涉及鋰離子電池技術領域，公開了一種高壓三元鋰離子電池電解液及含該電解液的鋰離子電池。本發明的高壓三元鋰離子電池電解液包含非水有機溶劑、鋰鹽及添加劑，其中，添加劑中至少含有A、B、C三類添加劑，添加劑A是具有式M或N的化合物中的一種或多種，其中R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆分別獨立地選自氫原子、氟原子、1?4個碳的烷基、烯基、炔基、腈基、氟代烷基、芳基，添加劑B為含氟磺酰亞胺鋰類化合物，添加劑C為1,3丙烯磺酸內酯或β?磺基丙酸酐中的一種或多種。本發明通過將A、B、C三類添加劑聯合使用可以滿足三元高電壓體系對長循環性能、高低溫性能及儲存性能的需求。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池技術領域，具體是涉及一種高壓三元鋰離子電池電解液及含該電解液的鋰離子電池。

背景技術

發展高電壓三元正極材料是提高鋰離子電池能量密度的有效途徑，但隨著三元材料LiNi_1-x-y-zCo_xMn_yAl_zO₂(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且0≤x+y+z≤1)中鎳含量的提升或限制電壓的不斷提高，電池材料的克容量逐漸增加的同時，電池的高低溫性能難以兼顧，高溫儲存容易產氣，循環過程中內阻增加較快，長循環壽命無法保證。

為解決高電壓三元電解液的上述難題，發明專利CN201610160558.5中公開了一種含有1,3丙烷磺酸內酯、碳酸乙烯酯及其取代物和M-O-Si(其中M為B、C、N、P、S以及Al中的一種)化合物的添加劑，研究發現含該類添加劑的電解液容易造成電池的內阻升高，同時M-O-Si化合物密度較低，在電解液中呈現一定的不穩定性，對現實生產帶來一定困擾；發明專利CN201610538401.1公開了一種包含砜類化合物和不飽和磷酸酯類化合物的鋰離子電池非水電解液，研究發現該類電解液同樣容易造成電池內阻的增加，當電池極片的涂覆面密度和壓實密度較大時，容易造成電池容量突然降低的“跳水”現象，此外，砜類化合物與正負極界面的相容性較差，電池的長循環性能得難以得到保證。因此開發具有長循環穩定性，高低溫兼顧并具有較低內阻的電解液體系是三元高電壓動力電池商業化應用的關鍵要素。

發明內容

本發明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供了一種高壓三元鋰離子電池電解液及含該電解液的鋰離子電池，本發明的電解液中至少含有A、B、C三類添加劑，通過將A、B、C三類添加劑聯合使用可以滿足三元高電壓體系對長循環性能、高低溫性能及儲存性能的需求。

為達到本發明的目的，本發明的高壓三元鋰離子電池電解液包含非水有機溶劑、鋰鹽及添加劑，其中，添加劑中至少含有A、B、C三類添加劑，添加劑A是具有式的化合物中的一種或多種，其中R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆分別獨立地選自氫原子、氟原子、1-4個碳的烷基、烯基、炔基、腈基、氟代烷基、芳基，添加劑B為含氟磺酰亞胺鋰類化合物，添加劑C為1,3丙烯磺酸內酯或β-磺基丙酸酐中的一種或多種。

本發明中添加劑A既可以參與負極SEI膜的形成，又能作用于正極界面，提高正負極材料的循環穩定性，通過在添加劑A中進一步改變官能團的性質，如在M或N結構中引入一些不飽和基團可以提高對正極的保護能力，并提升電池的高溫儲存效果。含氟磺酰亞胺鋰類化合物一方面也可以在電池體系中參與鈍化膜的形成，另一方面由于磺酰胺亞胺鋰的特殊結構，能夠明顯提升三元電池在高電位狀態下長期高溫儲存過程中的容量保持和恢復能力，保證電池的長日歷壽命。添加劑C為1,3丙烯磺酸內酯或β-磺基丙酸酐，與添加劑A配合使用，在抑制電池產氣方面有較好的效果，而通過將A、B、C三類添加劑聯合使用可以滿足高壓三元鋰離子電池對長循環性能、高低溫性能及儲存性能的需求。