[發(fā)明專利]用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑及電解液和電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010157698.3
• 申請(qǐng)日: 2020-03-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111244550B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 段堂輝;董晶;楊歡;陳祥蘭;高秀玲;王馳偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津市捷威動(dòng)力工業(yè)有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 天津?yàn)I海科緯知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12211
• 代理人: 耿樹(shù)志

本發(fā)明提供了一種用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑及電解液和電池，其中，用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑，該添加劑是1,1?二苯基烷基腈類化合物中的至少一種。本發(fā)明所述的用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑，具有優(yōu)良成膜特性，能夠在正極表面形成穩(wěn)定且致密的鈍化膜，防止電解液在正極表面發(fā)生分解，同時(shí)，兼具提高電解液氧化分解電位的性能，具有一定除水抑酸功能，可有效抑制正極與電解液之間的副反應(yīng)和電池內(nèi)阻的增加。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑及電解液和電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池被廣泛的應(yīng)用在各種數(shù)碼產(chǎn)品、無(wú)人機(jī)、電動(dòng)汽車等領(lǐng)域，它被稱為是21世紀(jì)發(fā)展的理想能源載體。近年來(lái)，人們對(duì)鋰離子電池能量密度的需求日益增長(zhǎng)，其能量密度亟需進(jìn)一步提高，這一點(diǎn)在動(dòng)力電池領(lǐng)域體現(xiàn)的尤為迫切。

因?yàn)閷?duì)高能量密度電池的需求，鋰離子電池中常用的三元正極材料慢慢向著高鎳方向發(fā)展。但是在高鎳條件下，三元正極材料會(huì)發(fā)生H2-H3的相變、析氧、陽(yáng)離子混排、過(guò)渡金屬溶出等負(fù)面現(xiàn)象，從而導(dǎo)致產(chǎn)氣、二次結(jié)構(gòu)離子破壞、極化增大、容量快速衰減等一系列問(wèn)題；此外，高鎳三元正極材料與電解液的界面相容性差，在高電壓下易發(fā)生副反應(yīng)，尤其當(dāng)鋰離子電池處于高溫環(huán)境中時(shí)，其劣化速度會(huì)進(jìn)一步加快。正極界面副反應(yīng)是導(dǎo)致高鎳體系電池性能快速衰減的主要原因之一，通過(guò)優(yōu)化電解液配方能顯著抑制正極界面的副反應(yīng)，但這對(duì)電解液的綜合性能要求非常高。

提升三元正極材料的鎳含量會(huì)影響鋰離子電池的循環(huán)壽命和熱穩(wěn)定性，通過(guò)調(diào)整電解液配方，可弱化甚至消除這些不利因素。文獻(xiàn)報(bào)道中報(bào)道了多種優(yōu)化用于高鎳體系鋰離子電池電解液配方的方法，例如：使用穩(wěn)定性更高的鋰鹽(LiFSI,LiTFSI等)取代穩(wěn)定性較差的LiPF₆；使用高濃度電解液等。這些方法大多雖然可以優(yōu)化電池某些性能，但是會(huì)以犧牲電池其它性能為代價(jià)；同時(shí)，上述方法成本一般都比較高，難以滿足商業(yè)化需求。通過(guò)加入添加劑來(lái)優(yōu)化電解液配方是一種簡(jiǎn)單、有效而且成本低的方法，因此找到一種能提高高鎳三元材料體系電池綜合性能的添加劑，從而開(kāi)發(fā)出用于高鎳體系的鋰離子電池電解液，具有非常重要的商業(yè)價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明旨在提出一種用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，其具有優(yōu)良成膜特性，能夠在正極表面形成穩(wěn)定且致密的鈍化膜，防止電解液在正極表面發(fā)生分解，同時(shí)，兼具提高電解液氧化分解電位的性能，具有一定除水抑酸功能，可有效抑制正極與電解液之間的副反應(yīng)和電池內(nèi)阻的增加。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑，該添加劑是1,1-二苯基烷基腈類化合物中的至少一種。

優(yōu)選的，所述1,1-二苯基烷基腈類化合物具有式Ⅰ所示結(jié)構(gòu)式：

其中，R選自氫原子、鹵素原子、烷基、含被氰基取代的C1-C10直鏈或支鏈的烷基、含被鹵素取代的C1-C10直鏈或支鏈的烷基中的任意一種。

優(yōu)選的，選自如下A1、A2、A3、A4、A5、A6化合物中的一種或多種：

本發(fā)明的另一目的在于提出一種電解液，該電解液含有如上所述的用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑，能有效提高電池的45℃高溫循環(huán)容量保持率，55℃高溫存儲(chǔ)14天的容量保持率和容量恢復(fù)率，同時(shí)可抑制電池的內(nèi)阻增加，有利于改善高能量密度鋰離子電池的高溫循環(huán)和高溫存儲(chǔ)性能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種電解液，其含有如上所述的用于高鎳體系的鋰離子電池電解液添加劑、非水溶劑及電解質(zhì)鋰鹽。