[發明專利]一種鋰離子電池非水電解液及其應用

在審

• 申請號: 202010794428.3
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111883843A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 林存生;劉兆林;陸慶亮;劉斌;石宇
• 申請（專利權）人: 中節能萬潤股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 高峰

本發明公開了一種鋰離子電池非水電解液，包括以下重量比分比的組分：含磷添加劑0.5?5％、鋰鹽10?20％和溶劑78?89.5％，含磷添加劑具有如下通式：本發明提供了一種可以有效抑制高溫連續充電時的氣體產生和高溫放電存儲時的電壓下降的含磷添加劑，該添加劑對正極充電穩定性有明顯改善，保證電池的高溫循環性能，提高正極的穩定性，將其應用到鋰離子電池的電解液中，有利于SEI膜的形成，可以阻止電解液與電極活性材料之間的副反應，減少過渡金屬離子的溶出和在負極的沉積；本發明含膦添加劑還具有阻燃性能，可提高鋰離子電池的安全性。

技術領域

本發明涉及鋰電池電解液，尤其涉及一種鋰離子電池非水電解液及其應用。

背景技術

為了滿足大型移動式用電設備的需求，發展大比容量的電池已經迫在眉睫。由于正極材料一直是鋰離子電池發展的短板，所以目前來說增大鋰離子電池的比容量就是增大正極的比容量。增大正極材料的比容量一般有兩種方法，第一就是發展新型的高容量鋰電池正極材料；其次就是提升鋰離子電池的電壓，但是所有的高電壓正極材料都面臨一個共性的問題-電解液在高電壓下的分解問題，如何解決電解液在高電壓正極材料表面的氧化分解反應是當前高電壓電解液研究面臨的核心問題之一。解決了高電壓下電解液的穩定性問題，對高電壓正極材料的推廣應用至關重要。所以研發一種能使用在高電壓電池上，使其循環性能、存儲性能及安全性能得到可靠保障的鋰離子電池電解液是當務之急。目前廣泛接受的有三種方法能解決這個問題，首先是正極材料的包覆，使用惰性的氧化物包覆正極材料，這樣能在一定程度上解決電解液分解的問題，但是這種生產工藝過程復雜，設備繁瑣，成本提升巨大，同時這種方法也會降低電池的比容量；第二種方法是使用溶劑替代，研發新型的耐氧化溶劑取代現有的碳酸酯類電解液溶劑，例如腈類，砜類，離子液體等，但是這些電解液要么粘度過高，要么與負極的匹配有問題，距離實際應用還很遠；第三種方法是使用電解液添加劑原位成膜的方法，這種方法簡單且效果明顯，是解決這個問題的理想方案。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種鋰離子電池非水電解液，包括以下重量比分比的組分：含磷添加劑0.5-5％、鋰鹽10-20％和溶劑78-89.5％；

所述含磷添加劑具有如下通式：

其中，

X₁-X₃獨立地選自C1-C5的烷烴、C1-C5的含氟烷烴、C1-C5的含氰烷烴或者C1-C5的含硅烷烴，X₁、X₂或X₂、X₃之間亦可成環；

R₁和R₂獨立地選自氟原子、氰基、苯基、含1～5個氟原子或氰基的苯基、C1-C5的烷烴、C1-C5的含氟烷烴或C1-C5的含氰烷烴，R₁和R₂亦可形成雙鍵。

具體的，所述含磷添加劑具有如式P01-P64所示結構：

本發明所用鋰鹽為鋰電池常用鋰鹽，可選LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄、LiBOB、LiODFB或LiFSI中的一種或多種，優選LiPF₆。