[發明專利]非水電解液及含有該非水電解液的鋰離子電池

有效

• 申請號: 202010149169.9
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111370764B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王霹霹;毛沖;黃秋潔;白晶;歐霜輝;梁洪耀;于智力;程梅笑;戴曉兵
• 申請（專利權）人: 珠海市賽緯電子材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 張艷美;吳少鵬

本發明提供了一種非水電解液和含有該非水電解液的鋰離子電池，包括非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑，添加劑包括具有式Ⅰ或式Ⅱ結構的化合物中的一種或幾種：其中，式Ⅰ中R₁、式Ⅱ中R₈各自獨立的選自氫原子、鹵素原子或含硅烴基，式Ⅰ中R₂、R₃、R₄、R₅、R₆和R₇及式Ⅱ中R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂各自獨立的選自氫原子、氰基、鹵素原子或含有1～20個碳原子的基團，其中m，n為0～3的整數。具有式Ⅰ或式Ⅱ結構的化合物在充放電過程中優先于電解液在負極發生還原反應形成鈍化膜，有效保護負極材料、減小電解液還原分解；且在正極表面形成鈍化膜有效保護正極材料，減少電解液在正極氧化分解，減少正極過渡金屬離子溶出，提升電池的循環性能和高溫存儲性能。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其涉及一種非水電解液及含有該非水電解液的鋰離子電池。

背景技術

隨著鋰離子電池在3C數碼、電動汽車、儲能電站等領域的快速發展，對具有更高能量密度的鋰離子電池的需求變得日益迫切。目前，提高鋰離子電池能量密度的途徑包括：采用高壓實密度的正負極材料；提高正負極材料的比容量例如以高容量的Si或者鋰金屬作為負極、以高比能量密度的高鎳材料作為正極；提高鋰離子電池的工作電壓。三元高鎳材料極大程度的降低了鈷的比例，從而降低了成本，由于其具有制備成本低、無毒、高能量密度等特點，近幾年來受到市場的青睞。但隨著三元材料中鎳含量的提升，材料的晶格穩定性逐漸下降，在高溫或循環過程中，易發生晶格坍塌，伴隨著氧氣釋放與過渡金屬溶出。這不僅導致正極材料本身結構的破壞，還會帶來一系列副反應。釋放的氧氣與電解液發生反應，消耗電解液且導致電池鼓脹變形。過渡金屬溶出后，會遷移并沉積在負極表面，導致負極表面阻抗增大與利用率的降低，從而惡化電池性能。為了提升三元材料的應用性能，一方面需要對三元材料進行摻雜與包覆優化，減小其高溫下的活性；另一方面需要對電解液進行匹配研究，抑制高溫高壓條件下電解液和正極材料的副反應。

中國專利201610193138.7公開了硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯等環狀硫酸酯化合物與三聚氰酸、1，3，5-三丙基異氰脲酸酯、1，3，5-三烯丙基異氰脲酸酯等異氰脲酸酯類添加劑聯用，可以改善電池高溫存儲壽命及循環性能。中國專利CN201810380196.X公開了一種環磷酸硅氧烷添加劑，該類添加劑可以在高鎳正極材料表面形成穩定的鈍化膜，保護正極材料結構，從而體現出更優的高溫及循環性能。雖然以上專利能一定程度緩解三元高鎳電池的高溫存儲性能和循環性能，但高溫儲存性能、長期循環性能并不理想，有待進一步提升以滿足多個領域內電池的需要。

因此，急需開發一種針對鋰離子電池的具有良好的循環性能、高溫存儲性能和低溫性能的非水電解液及綜合性能優異的含有該非水電解液的鋰離子電池。

發明內容

本發明的目的在于提供一種針對鋰離子電池的非水電解液及含有該非水電解液的鋰離子電池，該鋰離子電池具有良好的電池循環性能、高溫存儲性能和低溫性能。

為實現上述目的，本發明之一提供了一種非水電解液，包括非水有機溶劑、鋰鹽和添加劑，該添加劑包括具有式Ⅰ或式Ⅱ結構的化合物中的一種或幾種：

其中，式Ⅰ中R₁、式Ⅱ中R₈各自獨立的選自氫原子、鹵素原子或含硅烴基，式Ⅰ中R₂、R₃、R₄、R₅、R₆和R₇及式Ⅱ中R₉、R₁₀、R₁₁和R₁₂各自獨立的選自氫原子、氰基、鹵素原子或含有1～20個碳原子的基團，其中m，n為0～3的整數。