[發明專利]一種電解液及其應用

在審

• 申請號: 202011192193.7
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112331916A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 汪宇凡;頓溫新;郭營軍;李新麗;孫春勝;朱少華
• 申請（專利權）人: 香河昆侖化學制品有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/42;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供一種電解液及其應用，所述電解液包含鋰鹽、溶劑、阻燃添加劑和成膜添加劑的組合；所述成膜添加劑包含具有式Ⅰ所示結構的化合物A和具有式Ⅱ所示結構的化合物B；所述成膜添加劑的加入可在電池正負極材料上形成穩定、致密且阻抗較小的SEI膜，有效避免了阻燃添加劑加入導致的電解液電導率較低，與電極材料兼容性差等問題，提高了正負極電極材料的結構穩定性；應用于鋰離子電池中，可以使所述鋰離子電池兼具優異的阻燃性能和循環性能，適合大范圍工業化生產。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，具體涉及一種電解液及其應用。

背景技術

大容量鋰離子電池因具有容量大、比能量高、循環壽命長、無環境污染等特點，在手機、筆記本電腦等民用電源至汽車驅動用車載電源等領域具有巨大的應用前景，因此引起了眾多科學工作者的關注。當下，發展大容量鋰離子動力電池的主要障礙是安全性問題，尤其是在熱沖擊、過沖、過放、短路等狀態下使用大容量鋰離子電池往往會存在著火、爆炸等安全隱患，這些安全問題也一直制約著大容量鋰離子電池的開發和應用。

目前，解決上述問題最常用的方法是在電池電解液中加入阻燃添加劑來提高電解液的高溫穩定性，進而提高電池的安全性能。CN108346821A公開了一種含阻燃添加劑的電解液及其制備方法，在已有的鋰離子電池電解液中加入阻燃添加劑；其中，阻燃添加劑為2-氟-2-磷酰基乙酸三乙酯，電解液中阻燃添加劑的重量百分含量為1～20％時可以明顯地起到阻燃效果，滿足實際生產需要，提高了電解液的穩定性，進而保障了電池的安全性。但是由于阻燃添加劑的粘度較低、電導率較低，與電極材料兼容性差且添加量較高，會嚴重影響電解液中固態電解質界面膜(Solid Electrolyte Interface，SEI)的穩定性，進而使電池的電化學性能受到嚴重的影響。

為了構建一個更加穩定的正負極/電解液界面，提高SEI膜的穩定性，在電解液中添加阻燃添加劑的同時添加成膜添加劑也十分必要。CN107293788A公開了一種鋰離子電池用阻燃電解液及其制備方法，其中電解液由溶劑、助溶劑、成膜劑、共溶劑、阻燃劑、鋰鹽組成，具有較好的阻燃效果，能有效提高鋰離子電池的安全性和可靠性，同時阻燃電解液與石墨碳負極兼容性較好，并且使用這種電解液組裝的鋰離子電池具有良好的電化學性能。CN107293790A公開了一種阻燃鋰離子電池電解液，包括鋰鹽、有機溶劑、氟代烷氧硅基聚磷腈類阻燃劑及成膜添加劑，氟代烷氧硅基聚磷腈類阻燃劑粘度低，電導率較高且由于含有P、N、Si、F等多種阻燃元素使得阻燃效率很高，碳酸乙烯酯類成膜添加劑的添加能夠在電極材料表面形成穩定的SEI膜，提高了正負極電極材料的結構穩定性，避免了電解液氧化分解，實現了有效阻燃與電化學性能兼顧。然而，上述兩種電解液中添加的成膜添加劑對電極材料結構穩定性的提高還不夠，在低溫條件下，制備成的鋰離子電池的循環性能還有待提高。

因此，開發一種高安全性、高穩定性、不可燃、電化學性能優異的電解液，應用于鋰離子電池中來提高電池的循環性能，是本領域迫在眉睫需要解決的問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種電解液及其應用，通過將特定結構的化合物A和化合物B作為成膜添加劑添加到含有阻燃添加劑的電解液中，得到一種具有安全性高、穩定性高、不可燃、電化學性能優異的電解液，將所述電解液應用于鋰離子電池中，有利于提高電池的循環性能，具有廣闊的應用前景。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供一種電解液，所述電解液包含鋰鹽、溶劑、阻燃添加劑和成膜添加劑的組合。

所述成膜添加劑包含化合物A和化合物B。

所述化合物A具有如式Ⅰ所示結構：

所述化合物B具有如式Ⅱ所示結構：