[發明專利]一種鎳錳酸鋰正極用雙功能型鋰離子電池電解液

在審

• 申請號: 202010255200.7
• 申請日: 2020-04-02
• 公開（公告）號: CN111446498A
• 公開（公告）日: 2020-07-24
• 發明（設計）人: 王蘭;程樹國;胡超鋒;武大中;孟小平
• 申請（專利權）人: 新鄉華銳鋰電新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/058
• 代理公司: 鄭州芝麻知識產權代理事務所(普通合伙) 41173
• 代理人: 王越

本發明涉及鋰電池電解液技術領域，且公開了一種鎳錳酸鋰正極用雙功能型鋰離子電池電解液，具體包括電解質鋰鹽，非水有機溶劑，負極成膜添加劑和雙功能型添加劑組成，所述負極成膜添加劑為氟代碳酸乙烯脂和碳酸乙烯亞乙烯脂中的至少一種，所述雙功能型添加劑特指三(六氟異丙基磷酸脂)和三(2,2,2?三氟乙基)磷酸脂。其中，鋰鹽濃度為0.8?1.5M，負極成膜添加劑的量為1?5％，雙功能型添加劑的量為1?10％。本發明具有配置過程簡單、成本低廉、用料省、能夠起到維持正極結構穩定的作用、改善循環同時明顯提高電池安全系數的優點。

技術領域

本發明涉及鋰電池電解液技術領域，具體為一種鎳錳酸鋰正極用雙功能型鋰離子電池電解液。

背景技術

鋰離子電池(LIB)具有高能量密度、高工作電壓、長循環壽命、低污染無記憶效應等優點，被認為是發展前景最大的二次電池之一。目前已廣泛應用于便攜電子設備領域，如手機、筆記本、照相機等。在新興的動力與儲能領域，鋰離子電池也逐漸占據不可取代的地位。但同時，由于便攜式設備的逐漸輕薄化以及動力電池高能量密度的要求，促使鋰離子電池朝著提高比容量和提高工作電壓方向發展。在諸多正極材料中，尖晶石鎳錳酸鋰LiN_0.5Mn_1.5O₄因為具有較高的對鋰電勢(4.75V vs.Li/Li⁺)和高比容量(147mAh/g)而受到越來越多專業人員的關注。

然而，傳統電解液在較高的平臺電壓條件下會被持續氧化，而且高電壓條件下正極材料會由于過渡金屬離子持續溶出使得正極結構不斷被破壞，致使電池具有較低的庫倫效率和較差的循環壽命，而且，溶劑在高電壓條件下會持續分解，造成電池產氣，嚴重者會泄露，造成燃燒事故。

鋰離子電池貼近人們的生活，安全性問題關乎生命財產安全，安全問題輕則損毀設備，造成經濟損失，重則危及使用者的生命。因此，安全性能一直是鋰離子電池研究領域的研究重點。

為了提高鎳錳酸鋰電池的性能問題，研究人員們從添加劑角度提出了不少有效的解決方案，使得在高壓條件下循環壽命明顯提高。申請公布號CN104701571 A，申請公布日2015.06.10的專利公布了一種鋰離子電池用耐高溫耐高壓電解液，該發明專利將添加劑為硼酸三(三甲硅烷基)酯加入到電解液中，該電解液應用于鋰離子電池中，其工作電壓為4.5～4.7V，工作溫度范圍為室溫～60℃，具有良好的耐高溫耐高壓循環性能。申請公布號CN105762412 A，申請公布日2016.07.13的發明專利公布了一種高壓電解液及含有該電解液的鋰離子電池，通過添加0.1％～5％的烯二腈類化合物功能添加劑。穩定的氰基的引入使得表面膜在電化學與化學上更穩定。含有這種電解液添加劑的鋰離子電池在3.0～4.5V下的循環性能得到改善，提高了鋰離子電池安全性能、使用壽命和能量密度。

在提高電池安全性能方面，研究人員通常是添加阻燃劑等方法來提高電池的安全性能。阻燃劑是最為重要的一類高安全性添加劑，其使用量一般占電解液的10％左右，能夠有效降低電解液的可燃性。阻燃機理主要分化學阻燃和物理阻燃，前者通過捕捉燃燒過程中產生的氫自由基來終止自由基鏈式反應，而后者主要通過添加劑本身的低揮發性和熱穩定性來“稀釋”電解液中的可燃成分。但是，通過添加正極成膜添加劑等方法不能提高電池的安全性能，而單純為了安全，添加阻燃劑又不能提高電池的電性能，而同時添加正極成膜添加劑和阻燃劑又會增加成本。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種鎳錳酸鋰正極用雙功能型鋰離子電池電解液，具備***等優點，解決了***的問題。

(二)技術方案

為實現上述***目的，本發明提供如下技術方案：一種鎳錳酸鋰正極用雙功能型鋰離子電池電解液，其特征在于，包括以下物質原料：電解質鋰鹽，非水有機溶劑，負極成膜添加劑和雙功能型添加劑，包括以下步驟：