[發明專利]一種高電壓鋰離子電池用非水電解液及鋰離子電池

在審

• 申請號: 201910836635.8
• 申請日: 2019-09-05
• 公開（公告）號: CN112448034A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 王建斌;楊艷茹;黃慧聰;朱學全;郭力
• 申請（專利權）人: 東莞市杉杉電池材料有限公司
• 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

本發明屬于電池技術領域，公開了一種高電壓鋰離子電池用非水電解液及鋰離子電池。本發明的高電壓鋰離子電池用非水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所示含氟磷酸酯類添加劑。該電解液中，結構式1所示的含氟磷酸酯類化合物HOMO能量高于碳酸乙烯酯，在三元材料表面優先發生氧化反應形成穩定致密的CEI膜，減少了電解液在電極表面的氧化反應；同時在負極表面且形成的阻抗較小的界面膜可改善電池內部的動力學特性，提升循環壽命；負極成膜添加劑如硫酸乙烯酯優先在負極表面還原分解形成優良的固體電解質膜，豐富了SEI膜化學組成，調節阻抗，改善了電池的高低溫性能、倍率性能、存儲性能。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，具體是涉及一種高電壓鋰離子電池用非水電解液及鋰離子電池。

背景技術

隨著科技進步，人們對生活環境質量要求的不斷提高，而化石能源的日益枯竭和消耗等帶來的環境污染問題也越發嚴重，清潔可再生新能源的研究開發成為當務之急。目前已有大量新能源被開發使用，如太陽能、風能、潮汐能和地熱能等，但這些能源在時間和空間上受限，需要適當的轉換和存儲才能使用。

鋰離子電池作為一種綠色環保高能電池，是目前世界上最為理想也最具有潛力的可充電電池。相比于其他電池，其具備無記憶效應、可快速充放電、能量密度高、循環壽命長和無環境污染等一系列優點，因此廣泛應用于小型電子設備，如筆記本電腦、攝像機、手機、電子手表等。隨著純電動汽車、混合動力汽車及便攜式儲能設備等對鋰離子電池容量要求的不斷提高，人們期待研發具有更高能量密度、功率密度的鋰離子電池來實現長久續航及儲能。提高工作電壓可提升鋰離子電池的能量密度，但普通電解液在高電壓下的氧化分解，限制了高電壓鋰離子電池的發展。因此，需要開發耐高壓的電解液。

發明內容

本發明為了針對上述背景技術的需求，提供了一種高電壓鋰離子電池用非水電解液，有效解決了高電壓鋰離子二次電池的高溫產氣和安全性問題。

為達到本發明的目的，本發明的高電壓鋰離子電池用非水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所示含氟磷酸酯類添加劑：

結構式1中，R₁、R₂、R₃各自獨立選自氫原子、氧原子、碳原子、氮原子、硫原子、磷原子、氟原子或被氫原子、氧原子、碳原子、氮原子、硫原子、磷原子、氟原子取代的碳原子數1～10的有機基團，且R₁、R₂、R₃中至少含一個氟原子；所述負極成膜添加劑為1,2-二-(2-氰乙氧基)乙烷(DENE)、1,3,6-己烷三腈(HTCN)、丁二腈(SN)、己二腈(AND)、乙烯基碳酸亞乙烯酯(VEC)、1,3-丙烷磺酸內酯(PS)、丙烯磺酸內酯(PST)、丁烯磺酸內酯(BS)、甲烷二磺酸乙烯酯(MMDS)、硫酸乙烯酯(DTD)中的至少兩種。

優選地，所述結構式1所示含氟磷酸酯類添加劑為化合物M1、化合物M2、化合物M3、化合物M4、化合物M5、化合物M6、化合物M7中的一種或多種：

優選地，所述結構式1所示含氟磷酸酯類添加劑在非水電解液中的質量百分比為0.1％-10％，更優選為0.5％-4％。