[發明專利]高電壓鋰離子電池組合式電解液添加劑、電解液及其電池

在審

• 申請號: 201911017769.3
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110943253A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 詹元杰;黃學杰;武懌達;馬曉威;閆勇
• 申請（專利權）人: 松山湖材料實驗室
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 深圳市千納專利代理有限公司 44218
• 代理人: 何耀煌

本發明公開了一種高電壓鋰離子電池組合式電解液添加劑、電解液及其電池，本發明提供的高電壓鋰離子電池組合式電解液添加劑由砜類化合物和氟代碳酸酯類化合物混合而成，在高電壓下會發生分解，在正極的表面形成含?S＝O?/?O＝S＝O?、LiF和?CH_xF_y?…?OCO₂的成分，并產生交聯，形成穩定的界面膜，可抑制常規的碳酸酯基電解液在高電壓下的分解，同時可抑制常規電解液添加劑在高電壓下的氧化分解，使常規的電解液添加劑可在高電壓鋰離子電池中使用，經電化學循環在正負極表面形成穩定的界面膜，提高電池的效率和循環性能，而且具有添加量小、成本低和合成簡單等優點，易于實現，利于廣泛推廣應用。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種高電壓鋰離子電池組合式電解液添加劑、電解液及其電池。

背景技術

為保護環境和保證生態的可持續發展，開發和利用可再生的清潔能源勢在必行。清潔能源一般無法直接使用，需通過儲能設備，以電能-其它形式能量-電能的方式進行轉換，可將這些能源利用起來，儲能器件中鋰離子電池具有高電壓、高能量密度、長壽命和高安全性的優點，得到了廣泛的應用。然而隨著科技技術的發展，對鋰離子電池的能量密度提出了更高的要求。高電壓鋰離子電池正極材料具有較高的容量，可顯著提高鋰離子電池的能量密度，近年來在科研領域和業內均受到了廣泛的關注。

公開號“CN104752770A”，名稱為“一種用于鋰離子電池的高電壓電解液的制備方法”，其公開了使用氟代醚和氟代碳酸酯以及砜類溶劑共同替代常規碳酸酯類溶劑，使電解液可耐更高的電壓，但是當電解液中氟代醚和砜類溶劑的含量較高時，存在與石墨兼容性的問題，導致電池的效率和循環性能還不能滿足需要，而且以氟代碳酸酯作為主要溶劑時，氟代碳酸酯的成本較高，導致電池的成本較高，限制了其應用。

公開號“CN104409772A”，名稱為“一種鋰離子電池的電解液及鋰離子電池”，其同樣公開了使用砜類和/或亞砜類作為電解液的主體溶劑，雖然能實現提高電解液的耐壓性能，但是其的含量同樣較高，即同樣存在砜類溶劑與石墨負極的兼容性問題，電池的效率和循環性能難以滿足現階段的使用需求。

發明內容

針對上述的不足，本發明目的之一在于，提供一種在高電壓下發生協同相互作用，形成穩定的界面膜，提高高電壓鋰離子電池的效率和循環性能的的高電壓鋰離子電池組合式電解液添加劑。

本發明目的之二在于，提供一種含有上述高電壓鋰離子電池組合式電解液添加劑的高電壓鋰離子電池組合式電解液。

本發明目的之三在于，提供一種含有上述高電壓鋰離子電池組合式電解液的高電壓鋰離子電池。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案是：

一種高電壓鋰離子電池組合式電解液添加劑，其由組分A和組分B組成，其中組分A為砜類化合物，組分B為氟代碳酸酯類化合物，組分A為砜類化合物，其結構式如下結構式1或結構式2所示:

其中結構式1中的R₁和R₂分別選自苯基、氰基、烯基、烷基、吡啶及鹵原子中的一種或多種；結構式2中的R₃和R₄分別選自苯基、氰基、烯基、烷基、吡啶及鹵原子中的一種或多種。本發明高電壓鋰離子電池組合式電解液添加劑以常規的碳酸酯類溶劑作為主體，組合添加劑為砜類化合物和氟代碳酸酯類化合物，主要是作為添加劑，含量較少，且選用的組合添加劑在電池初始循環的過程中，會在高電壓下會發生分解，分解產物在正極表面形成協同相互作用，在正極的表面形成含-S＝O-/-O＝S＝O-、LiF和-CH_xF_y-…-OCO₂的成分，并產生交聯，形成穩定的界面膜，主要是用于抑制常規負極添加劑在高電壓下的氧化分解，使負極添加劑在循環過程中可在負極形成穩固的界面膜，同時抑制碳酸酯電解液的分解，提高電池的效率和循環性能。