[發明專利]電解液及鋰離子電池

有效

• 申請號: 201910728963.6
• 申請日: 2019-08-08
• 公開（公告）號: CN112349960B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 張翠平;韓昌隆;張明;鄒海林
• 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: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 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: 張向琨

本發明提供了一種電解液及鋰離子電池。所述電解液包括鋰鹽、有機溶劑以及添加劑，其特征在于，所述添加劑包括第一添加劑、第二添加劑以及第三添加劑，所述第一添加劑選自式1所示的化合物中的一種或幾種，所述第二添加劑選自式2所示的化合物中的一種或幾種，所述第三添加劑選自式3所述的化合物中的一種或幾種。所述鋰離子電池具有較好的高倍率循環性能和高溫存儲性能。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種電解液及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于具有比能量高、循環壽命長、自放電少、安全性能好等特點而備受關注，目前鋰離子電池的應用已經深入到日常生活的方方面面，例如相機、筆記本電腦、電動汽車等，用戶除了對鋰離子電池的能量密度要求越來越高以外，對鋰離子電池快充能力的需求也越來越迫切。

近來采用高鎳三元材料替代傳統鋰鈷材料來提高鋰離子電池的能量密度已經在業界得到了廣泛的應用。但是由于高鎳三元材料中鎳的含量較高，正極活性材料的結構穩定性降低，循環、存儲過程中正極與電解液之間的界面不穩定，從而導致電解液在正極發生持續的氧化分解，消耗活性鋰的同時還會惡化鋰離子電池的電性能。另外，正極活性材料不穩定的結構還會使得其中的過渡金屬離子在充電過程中容易溶出，不僅會進一步破壞正極活性材料的結構，而且溶出的過渡金屬離子還會在負極發生還原反應，消耗電子的同時還會使鋰離子電池的充電容量降低，且還原后得到的金屬原子沉積在負極表面，還會破壞負極表面的SEI膜，從而會進一步惡化鋰離子電池的電性能。

授權公告日為2016年4月27日的中國專利申請CN102709588B公開了二氟草酸硼酸鋰和丁二腈的添加劑組合可以改善高鎳三元材料體系的循環性能和高溫存儲性能。但是二氟草酸硼酸鋰在高溫下易發生氧化反應，因此當二氟草酸硼酸鋰的用量較高時會明顯惡化電池的高溫存儲容量保持率和高溫循環性能。另外，丁二腈雖然可以有效緩解正極活性材料中過渡金屬離子的溶出，但是其在負極易被還原，因此會惡化負極界面；同時丁二腈的用量較高時會增大電解液的黏度，進而惡化電池的動力學性能。

申請日為2016年11月17日的中國專利申請CN106252639A公開了一種兼顧高低溫性能的高容量鋰離子電池電解液，該電解液中的添加劑含有氟代碳酸乙烯酯、1,3-丙磺酸內酯和二氟草酸磷酸鋰，其中氟代碳酸乙烯酯在電解液總重量中的含量為3％～15％。氟代碳酸乙烯酯是一種較好的負極成膜添加劑，成膜阻抗比較低，但是該添加劑易被氧化產生氟化氫，氟化氫不僅會破壞電解液的成分，而且會破壞正極結構，尤其在用量超過3％時，這種破壞效果尤為突出。1,3-丙磺酸內酯雖然在高鎳三元材料體系中抑制高溫產氣性能較為突出，但是其會顯著增大循環過程中的正負極界面的阻抗，進而惡化鋰離子電池的循環性能。

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電解液及鋰離子電池，所述鋰離子電池具有較好的高倍率循環性能和高溫存儲性能。

為了達到上述目的，在本發明的第一方面，本發明提供了一種電解液，其包括鋰鹽、有機溶劑以及添加劑，其特征在于，所述添加劑包括第一添加劑、第二添加劑以及第三添加劑，所述第一添加劑選自式1所示的化合物中的一種或幾種，所述第二添加劑選自式2所示的化合物中的一種或幾種，所述第三添加劑選自式3所述的化合物中的一種或幾種。在式1中，R₁選自自H、鹵素原子、碳原子數為1～12的烷基或鹵代烷基、碳原子數為2～10的的烯基或鹵代烯基中的一種，在式2中，n為0～3內的整數，R₂選自H原子、碳原子數為1～6的烷基或鹵代烷基中的一種，在式3中，A⁺為金屬離子，R₃、R₄各自獨立地選自鹵素原子、碳原子數為1～12的鹵代烷基、碳原子數為1～12的鹵代烷氧基中的一種。

在本發明的第二方面，本發明提供了一種鋰離子電池，其包括本發明第一方面的電解液。

本發明至少包括如下的益效果：