[發(fā)明專利]高電壓鋰離子電池電解液及長循環(huán)壽命高電壓鋰離子電池

在審

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• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN112448033A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設計）人: 楊艷茹;朱學全;郭力;大浦靖;王建斌
• 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;H01M10/0525;H01M10/42
• 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(fā)明屬于電池技術領域，公開了一種高電壓鋰離子電池電解液及長循環(huán)壽命高電壓鋰離子電池。本發(fā)明的高電壓鋰離子電池電解液包括非水有機溶劑、電解質、成膜添加劑，其中成膜添加劑中含有負極成膜添加劑和結構為的含磷酯類添加劑。該電解液中，結構式1所示的含磷酯類添加劑的HOMO能量高于碳酸乙烯酯，在三元材料表面優(yōu)先發(fā)生氧化反應形成穩(wěn)定致密的CEI膜，減少了電解液在電極表面的氧化反應；同時在負極表面形成的阻抗較小的界面膜，改善了電池內部的動力學特性，提升了電池的循環(huán)壽命。

技術領域

本發(fā)明涉及電池技術領域，具體是涉及一種高電壓鋰離子電池電解液及長循環(huán)壽命高電壓鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池具有能量密度高、循環(huán)壽命長、無記憶效應等優(yōu)點，被廣泛的研究與應用。目前，鋰離子電池在動力汽車和混動汽車領域的應用對其能量密度提出了更高的要求。目前商品化的高容量鋰離子電池的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳錳酸鋰、三元材料等，其中提高電池的截止電壓被認為是提高能量密度的有效方法。然而在高電壓下晶體結構被破壞，過渡金屬離子脫離晶格進入溶劑體系，這種獨特的溶劑化結構會對碳酸酯溶劑和六氟磷酸根造成嚴重的破壞，從而造成電池容量的嚴重損失甚至“循環(huán)跳水”。因此發(fā)展高電壓鋰離子電池需要更穩(wěn)定的高電壓電解液，防止劇烈的溶劑分解反應。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術的不足，提供一種高電壓鋰離子電池電解液，有效解決高電壓鋰離子二次電池的容量衰減以及循環(huán)性能差的問題。

為達到本發(fā)明的目的，本發(fā)明的高電壓鋰離子電池電解液包括非水有機溶劑、電解質、成膜添加劑，其中成膜添加劑中含有負極成膜添加劑和結構式1所示含磷酯類添加劑：

結構式1中，R₁、R₂、R₃分別獨立選自氟原子、碳原子數(shù)1～10的烷基、碳原子數(shù)2～7的烯基、碳原子數(shù)6～10的芳烷基、氧烷基、硅烷基、羰基、羧基、碳酸酯基、氟代氧烷基、氟代硅烷基、氟代芳烷基，且R₁、R₂、R₃中至少含一個氟原子。

優(yōu)選地，所述碳原子數(shù)1～10的烷基為甲基、乙基、丙基、環(huán)己基；所述碳原子數(shù)6～10的芳烷基為苯基、甲苯基、二甲苯基、苯乙基、環(huán)己基苯基。

更優(yōu)選地，所述結構式1所示含磷酯類添加劑為化合物1-8中的一種或多種：

進一步優(yōu)選地，所述結構式1所示含磷酯類添加劑在電池電解質溶液中的質量百分比為0.5％-4％，例如0.8％-1.2％。

進一步地，所述負極成膜添加劑選自碳酸亞乙烯酯(VC)、硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-丙烷磺酸內酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸鋰(LiDFP)、二氟草酸磷酸鋰(LiDFOP)、四氟硼酸鋰(LiBF₄)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)、碳酸亞乙烯亞乙酯(VEC)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、乙二醇雙(丙腈)醚(DENE)、亞磷酸三苯酯中的至少兩種。

優(yōu)選地，所述負極成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內酯和丁二腈，或碳酸亞乙烯酯和丁二腈，或硫酸乙烯酯和丁二腈，或二氟磷酸鋰和丁二腈，或氟代碳酸乙烯酯和丁二腈。