[發明專利]一種鋰二次電池用電解液和鋰二次電池

有效

• 申請號: 201911133798.6
• 申請日: 2019-11-19
• 公開（公告）號: CN110783629B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 義麗玲;黃東海;周邵云;劉蕊
• 申請（專利權）人: 廣州天賜高新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 廣州市科豐知識產權代理事務所(普通合伙) 44467
• 代理人: 龔元元

本發明屬于鋰離子電池材料領域，公開了一種鋰二次電池用電解液添加劑和鋰二次電池。所述電解液添加劑為苯磺酸(磷酸)酐類化合物、苯磺酸(全硅酸)酐類化合物、苯磺酸(硼酸)酐類化合物及其衍生物。本發明使用苯磺酸(磷酸)酐類化合物、苯磺酸(全硅酸)酐類化合物、苯磺酸(硼酸)酐類化合物及其衍生物作為鋰二次電解液的添加劑，該添加劑能夠在活性材料表面形成一層薄且均勻的有機鋰化合物，它不僅能有效地降低鋰離子電池的內阻，而且還可以解決電解液在高溫/高電壓條件下的存儲性能和安全性能，顯著提高了鋰離子電池的容量保持率和循環性能。

技術領域

本發明涉及鋰二次電池材料領域，具體為一種鋰二次電池電解液、鋰二次電池。

背景技術

在傳統化石能源日益枯竭與環境保護的雙重作用下，鋰離子電池的發展應用上升到了一個全新的階段。然而以三元材料、磷酸鐵鋰為正極，石墨為負極的鋰離子電池體系的能量密度已經遠遠不能滿足電動汽車對電池的要求。因此提升高鋰離子電池比的能量密度成為了當前的研究熱點。研究表明提升電壓有利于提升鋰離子電池的能量密度，但是商用的電解液在高壓/高溫條件下，極易發生劇烈的氧化分解反應，不僅造成活性材料形貌、結構發生坍塌，而且伴隨著大量副反應的發生，產生氣體，導致電池膨脹，加速電池衰減，顯著降低鋰離子電池的循環壽命。

申請人中南大學于2015年提出了一項發明專利申請ZL201510566327.X，公開了一種磺酸酯類穩定劑和含該磺酸酯類穩定劑的非水電解液，該發明提供的磺酸酯類穩定劑結構含有磺酸基團，中心硫原子電負性強，能夠優先被氧化，能很好的抑制電解液分解產生的HF含量，起到穩定電解液成分的作用，從而穩定了電解液的酸度和色度，因此含此種穩定劑的非水電解液能夠長時間保持穩定。具體來說，其公開了對甲基苯磺酸取代物；鄰甲基苯磺酸取代物；以及C4，C5取代苯磺酸取代物，其解決的技術問題是如何長時間保持電解液穩定。

申請人宇部興產株式會社于2008年提出了一項發明專利申請CN200880006711.2，其公開了一種作為藥物、農藥、電子材料、高分子材料等的中間原料或電池材料有用的烷基磺酸二叔丁基苯基酯化合物、烷基磺酸叔丁基苯基酯化合物、芳基磺酸二叔丁基苯基酯化合物、芳基磺酸叔丁基苯基酯化合物，以及使用上述化合物得到的具有優異的循環特性等電池特性的鋰二次電池用非水電解液、及鋰二次電池。該發明涉及一種鋰二次電池用非水電解液、及鋰二次電池以及化合物，所述鋰二次電池用非水電解液的特征在于，在電解質鹽溶解于非水溶劑所得的非水電解液中，含有0.01質量％以上10質量％以下的烷基磺酸二叔丁基苯基酯化合物、烷基磺酸叔丁基苯基酯化合物或芳基磺酸二叔丁基苯基酯化合物、芳基磺酸叔丁基苯基酯化合物。該方案主要公開了基于苯磺酸且取代基為烷基的情況，其主要用于解決傳統方案循環性能差的問題。

申請人中南大學于2014年提出了一項發明專利申請CN201410162949.1，其公開了一種改善錳酸鋰動力電池高溫性能的電解液及錳酸鋰動力電池，該電解液包括75wt％-88wt％的非水有機溶劑、10wt％-17wt％的鋰鹽、0.5wt％～6wt％的成膜添加劑、0.5wt％～5wt％的高溫添加劑、0.5wt％～3wt％的表面活性劑以及0.001wt％～1wt％的穩定劑；該電解液通過控制非水有機溶劑比例，LiPF₆與新型鋰鹽組合的應用，并加入具有協同效應的成膜添加劑、高溫添加劑、表面活性劑和穩定劑，抑制尖晶石LiMn₂O₄在高溫下的容量衰減。使用該電解液的錳酸鋰動力電池的高溫循環性能得到顯著提升。其采用的是甲基苯磺酸異氰酸酯，其解決的技術問題是，如何提高錳酸鋰動力電池高溫性能。

上述現有技術均是以甲基苯磺酸或磺酸氰酸酯為基礎進行添加劑的功能基團的添加來實現各種電學性能的改善。

本申請所要解決的技術問題是：在上述的電解液添加劑的基礎上，能否提出更為優異的添加劑以提高鋰離子電池在高溫高壓下的循環壽命，效降低內阻。

發明內容