[發(fā)明專利]一種高電壓鋰離子電池電解液及其添加劑

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910235511.4
• 申請日: 2019-03-27
• 公開（公告）號: CN109904522B
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 柴茂榮;郭營軍;郭連曉;張和平
• 申請（專利權(quán)）人: 湖州昆侖億恩科電池材料有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種高電壓鋰離子電池電解液，包括非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于，所述添加劑包括碳酸亞乙烯酯和由雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰與苯甲腈制備的混合物；碳酸亞乙烯酯占電解液的質(zhì)量百分比為1～10％，混合物占電解液的質(zhì)量百分比為1～20％；其中，混合物中雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰與苯甲腈的質(zhì)量比為3:1。本發(fā)明用于鋰離子電池中，可在高電壓鋰離子電池正極及負(fù)極材料表面形成穩(wěn)定的固體電解質(zhì)界面膜，有效保護(hù)了正負(fù)極材料在循環(huán)過程的穩(wěn)定性，進(jìn)一步大大提高了鋰離子電池的能量密度，有效改善了鋰離子電池的高溫性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域特別是生產(chǎn)鋰離子電池使用的電解液及其添加劑。

背景技術(shù)

鋰離子電池作為一種新型綠色環(huán)保能源，從1990年開始至今，已取得顯著進(jìn)步。由于鋰離子電池具有高能量密度、高功率密度、長循環(huán)壽命和較低的價格等優(yōu)勢，在日常生活中被廣泛應(yīng)用。但是，無論是便攜設(shè)備還是運(yùn)輸工具，都對鋰離子電池的能量密度要求越來越高。為滿足消費者需求，發(fā)展新的電極材料和電解質(zhì)體系來達(dá)到提高鋰離子電池能量密度的目的迫在眉睫。

提高鋰離子電池能量密度的一種途徑是選擇高容量的正負(fù)極材料，另一種途徑是提高電池的工作電壓。目前對于高工作電壓的鋰離子電池面臨的最主要的問題是，高電壓下電解液的不穩(wěn)定，容易氧化分解，并在正極活性材料表面沉積；高電壓條件下正極活性材料中的金屬離子容易溶出與還原，破壞了正極活性材料的結(jié)構(gòu)，且溶出的金屬離子能夠穿透負(fù)極SEI膜，并在負(fù)極表面還原成金屬單質(zhì)，最終導(dǎo)致循環(huán)性能差、高溫存儲性能差以及安全性能差等嚴(yán)峻問題。

研究表明，通過對正極材料進(jìn)行表面包覆或摻雜可提高高電壓條件下鋰離子電池循環(huán)的穩(wěn)定性。但是，相比于通過改進(jìn)電解液配方的方法來改善高電壓鋰離子電池性能的方法來講，改變正極材料是極為繁瑣、且造價較高的，因此，一直以來，本領(lǐng)域大多是通過在鋰離子電池電解液中增加功能性添加劑來改善電解液的性能，方法簡單、效果顯著、價格低廉、備受歡迎。然而，目前高電壓鋰離子電池電解液的種類較少，效果單一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種高電壓鋰離子電池電解液及其添加劑，以提高鋰離子電池的能量密度，改善電池的高溫性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案如下。

一種高電壓鋰離子電池電解液，包括非水有機(jī)溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括碳酸亞乙烯酯和由雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰與苯甲腈制備的混合物；碳酸亞乙烯酯占電解液的質(zhì)量百分比為1～10％，混合物占電解液的質(zhì)量百分比為1～20％；

其中，混合物中雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰與苯甲腈的質(zhì)量比為3:1。

上述一種高電壓鋰離子電池電解液，所述鋰鹽選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟草酸硼酸鋰、高氯酸鋰和雙草酸硼酸鋰中的一種或兩種。

上述一種高電壓鋰離子電池電解液，所述非水有機(jī)溶劑為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、γ-丁內(nèi)酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、乙酸丙酯、四氫呋喃中的一種或幾種的組合。

一種高電壓鋰離子電池電解液用添加劑，包括碳酸亞乙烯酯和由雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰與苯甲腈制備的混合物；混合物中雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰與苯甲腈的質(zhì)量比為3:1。

上述一種高電壓鋰離子電池電解液用添加劑，所述雙(三氟甲基磺酰)亞胺鋰的結(jié)構(gòu)式為：

上述一種高電壓鋰離子電池電解液用添加劑，所述苯甲腈的結(jié)構(gòu)式為：

由于采用了以上技術(shù)方案，本發(fā)明所取得技術(shù)進(jìn)步如下。