[發(fā)明專利]一種用于高電壓體系的鋰離子電池電解液

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• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN111211353A
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發(fā)明（設計）人: 段堂輝;秘軍林;董晶;楊歡;陳祥蘭;高秀玲;王馳偉
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業(yè)有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權代理有限公司 12211
• 代理人: 耿樹志

本發(fā)明提供了一種用于高電壓體系的鋰離子電池電解液，包括非水有機溶劑、電解質鋰鹽與添加劑；所述的添加劑包括三甲基硅烷環(huán)狀磷酸酯類化合物；其中，R1為氫原子、鹵素原子、烷基、烯烴基、氰基或鹵代烷的至少一種，R2為氫原子、鹵素原子、烷基、烯烴基、氰基或鹵代烷中的至少一種。本發(fā)明所述的用于高電壓體系的鋰離子電池電解液采用二氟磷酸鋰和三甲基硅烷環(huán)狀磷酸酯類化合物作為電解液復合功能添加劑，通過三甲基硅烷環(huán)狀磷酸酯類化合物和二氟磷酸鋰的協(xié)同效應,在鋰離子電池的正極表面能形成致密且穩(wěn)定的保護膜(CEI膜)，從而有效的改善了高電壓下鋰離子電池的高溫存儲性能和高溫循環(huán)性能。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領域，尤其是涉及一種用于高電壓體系的鋰離子電池電解液。

背景技術

鋰離子電池是上個世紀九十年代發(fā)展起來的一種二次電池，具有壽命長、比能量大、安全環(huán)保等特點,其為一種新一代綠色環(huán)保電池。近年來，鋰離子動力電池已成為新能源領域研究的熱點。

隨著電動汽車市場的不斷發(fā)展，提升鋰離子電池能量密度的需求日益迫切，提高鋰離子電池的工作電壓是一種有效提升其能量密度的方法。目前，一般鋰離子電池的充電截止電壓在4.2V左右，更高的充電截止電壓對鋰離子電池電解液的綜合性能要求也將更高(尤其當正極材料為高鎳三元材料時)。因此，開發(fā)適合高電壓體系的功能電解液是研發(fā)高比能電池的重要基礎。

近年來，提高鋰離子電池的工作電壓已成為提升其能量密度必不可少的選擇。使用高鎳三元正極材料的鋰離子電池具有比容量較高、能量密度高、環(huán)境友好和成本低等優(yōu)勢，在電動車、大型儲能裝置等領域極具應用前景。但高壓條件下，高鎳三元正極材料結構穩(wěn)定性較差，易發(fā)生過渡金屬離子溶出、釋氧等負面現(xiàn)象；高電壓時，高鎳正極三元材料深度脫鋰，此時正極材料具有非常強的氧化性，如與電解液接觸，可能會使電解液發(fā)生氧化分解，生成大量副產(chǎn)物。以上現(xiàn)象都會導致鋰離子電池的性能發(fā)生劣化。當鋰離子電池處于高溫環(huán)境中時，上述副作用將更嚴重；此外，高溫還可能會導致電解液發(fā)生分解，產(chǎn)生HF等副產(chǎn)物，而HF會腐蝕正極活性物質，使過渡金屬溶出，嚴重劣化鋰離子電池的性能。因此，高電壓鋰離子電池對電解液的綜合性能要求非常高，研發(fā)適合高電壓鋰離子電池的功能電解液迫在眉睫。

發(fā)明內容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種用于高電壓體系的鋰離子電池電解液，電解液中所用的添加劑具有優(yōu)良的成膜特性，能夠同時在正負極表面形成穩(wěn)定且致密的鈍化膜，防止電解液在正負極表面發(fā)生分解；所述電解液添加劑還可吸收電解液中的HF，防止HF腐蝕正極活性物質。所述電解液能明顯的改善高電壓下，鋰離子電池的高溫循環(huán)性能和高溫存儲性能。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：

一種用于高電壓體系的鋰離子電池電解液，包括非水有機溶劑、電解質鋰鹽與添加劑；

所述的添加劑包括三甲基硅烷環(huán)狀磷酸酯類化合物；

所述的三甲基硅烷環(huán)狀磷酸酯類化合物的通式如下：

其中，R₁為氫原子、鹵素原子、烷基、烯烴基、氰基或鹵代烷的至少一種，R₂為氫原子、鹵素原子、烷基、烯烴基、氰基或鹵代烷中的至少一種。

進一步，所述的三甲基硅烷環(huán)狀磷酸酯類化合物為所述的三甲基硅烷環(huán)狀磷酸酯類化合物為化合物(1-A)、化合物(1-B)、化合物(1-C)、化合物(1-D)、化合物(1-E)或化合物(1-F)中的至少一種，所述的化合物(1-A)、化合物(1-B)、化合物(1-C)、化合物(1-D)、化合物(1-E)與化合物(1-F)的化學式分別如下：

進一步，所述的鹵代烷的碳原子數(shù)為1-10。