[發明專利]一種高電壓鋰離子電池非水電解液及高電壓鋰離子電池

在審

• 申請號: 201911336985.4
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111129590A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發明（設計）人: 鐘婷婷;朱學全;郭力;黃慧聰;潘立寧
• 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: 寧波奧圣專利代理事務所(普通合伙) 33226
• 代理人: 程曉明

本發明公開了一種高電壓鋰離子電池非水電解液，包括電解質鋰鹽、非水有機溶劑和添加劑，按在高電壓鋰離子電池非水電解液中的質量百分含量，所述添加劑組成為：硫系化合物0.5～1.0％，正極保護添加劑0.5～3.0％，負極成膜添加劑0.1～8.0％。本發明還公開了一種高電壓鋰離子電池。本發明中的高電壓鋰離子電池非水電解液能夠有效抑制金屬離子的溶出，減少電解液的分解產氣，提高電池在高電壓下的循環性能，同時能夠降低電池的阻抗，改善鋰離子電池的低溫性能。

技術領域

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

背景技術

鋰離子電池因其質量輕、體積小、能量密度高，循環壽命長、輸出功率大和環境污染小等優勢廣泛應用于移動電話，照相機以及筆記本電腦等數碼3C產品中。但是隨著科學技術的發展，人們對鋰離子電池具有更高的能量密度要求，而提高鋰離子電池的工作電壓是提高能量密度的有效手段之一。

但是隨著鋰離子電池電壓的升高的同時，電解液的氧化分解反應加劇，產生大量的氣體，使電池的內壓增加，從而導致電池性能的衰減，此外，高電壓鋰離子電池還存在正極金屬離子溶出的現象，溶出的金屬離子不僅會催化電解液的進一步分解，還會破壞負極的SEI鈍化層。尤其是在長時間的高溫存儲或高溫循環的過程中，正極金屬離子的溶出會更加嚴重，從而導致電池的性能迅速衰減。

為了抑制因正極金屬離子溶出及電解液的分解導致的電池性能的衰減，可以在電解液中添加正負極成膜添加劑。現在鋰離子電池領域添加的成膜添加劑主要是1,3-丙烷磺酸內酯(1,3-PS)、碳酸亞乙烯酯(VC)等，但是上述添加劑在高溫高壓下形成的膜并不牢固，很容易破損。

如中國專利公開號CN107359368A公開了一種基于硫酸酯添加劑的鋰電池電解液，包括溶劑A、鋰鹽B和硫酸酯添加劑C。該發明利用硫酸酯添加劑C參與鋰金屬負極表面SEI的形成，對電極表面的SEI膜進行修飾/改性，硫酸酯添加劑C包括硫酸乙烯酯、甲基亞硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯等化合物，具有較低的最低未占分子軌道能量，易得電子，更容易被還原，其分解產物富含Li₂S和Li₂O，從而在鋰負極表面引入無機成分，通過調控SEI的成分，提高SEI的機械強度，從而增強SEI的穩定性，進而抑制鋰枝晶的生長，以提高鋰金屬電池的使用壽命和循環性能。不足之處是上述添加劑在高溫高壓下形成的膜并不牢固，很容易破損。

發明內容

為了克服上述背景技術的不足，本發明提供了一種高電壓鋰離子電池非水電解液及高電壓鋰離子電池。本發明的電解液添加劑具有良好的正極成膜性能，可有效解決正極金屬離子溶出的問題，改善高電壓鋰離子電池的常溫循環性能、高溫循環性能和高溫儲存性能。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：一種高電壓鋰離子電池非水電解液，包括電解質鋰鹽、非水有機溶劑和添加劑，按在高電壓鋰離子電池非水電解液中的質量百分含量，所述添加劑組成為：

硫系化合物 0.5～1.0％

正極保護添加劑 0.5～3.0％

負極成膜添加劑 0.1～8.0％

作為本發明的優選實施方式，所述硫系化合物結構式如下式所示：

其中，R1、R2各自獨立地選自烷基、烯基、炔基、含氟烷基。

所述硫系化合物更優選以下結構式所示化合物中的一種或多種：

作為本發明的優選實施方式，正極保護添加劑為己二腈(AN)、丁二腈(SN)、己烷三腈(HTCN)中的一種或多種。