[發明專利]一種非水電解液及鋰離子電池

在審

• 申請號: 202011339335.8
• 申請日: 2020-11-25
• 公開（公告）號: CN112271337A
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 錢韞嫻;胡時光;荊水;鄧永紅
• 申請（專利權）人: 深圳新宙邦科技股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/42
• 代理公司: 深圳眾鼎專利商標代理事務所(普通合伙) 44325
• 代理人: 譚果林

為克服現有鋰離子電池存在高溫循環性能不足和電池膨脹的問題，本發明提供了一種非水電解液，包括溶劑、電解質鹽以及添加劑，所述添加劑包括結構式1所示的不飽和磷酸酯、結構式2所示的雙環碳酸酯和結構式3所示的環狀硫酸酯：。同時，本發明還公開了包括上述非水電解液的鋰離子電池。本發明提供的非水電解液應用于鋰離子電池時，具有較好的長期高溫循環性能和長期高溫儲存性能和較低的體積膨脹率，電解液在長期循環中具有較好的穩定性。

技術領域

本發明屬于二次電池技術領域，具體涉及一種非水電解液及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池由于其自放電率低，循環壽命長，工作電壓高，污染小等無可替代的優勢，目前已作為電源廣泛應用于生活中。無論是在移動通訊，筆記本電腦，還是在新能源汽車等領域，均具有廣闊的前景。與此同時，用戶也對鋰離子電池提出了高能量密度，快速充電等要求。在鋰離子電池體系中，不斷提高電池工作電壓，工作溫度，均會導致不同程度的電解液分解，從而加速電池性能的劣化和失效。

電解液在首次充放電的過程中，電解液會部分分解，從而在電極材料表面形成一層鈍化膜，稱為固體電解質界面膜(SEI)。SEI膜的化學組成及結構對于提升電池工作電壓，工作溫度，循環壽命起到了關鍵性的作用。通過少量添加劑的加入優化SEI膜的成分是改善電池性能最經濟便捷的方法。

現有添加劑包括有不飽和磷酸酯、硫酸乙烯酯等，發明人發現含有硫酸乙烯酯(DTD)和不飽和磷酸酯組合的電解液在電池制作化成的過程中，產氣嚴重，電池鼓脹，增加了安全隱患，且硫酸乙烯酯(DTD)和不飽和磷酸酯雖然參與了電池正負極成膜，提升了高溫存儲，但電池在后期的高溫循環性能會出現劣化，同時電解液出現了變色，說明電解液成分發生了變化，電解液劣化導致電池性能的下降。

因此含有環狀硫酸酯與不飽和磷酸酯的電解液雖然具有較好的高溫存儲性能，但長期高溫循環過程中存在高溫循環性能下降的問題，而且，在電池制作的過程中如何抑制化成產氣降低安全風險，也是需要進一步改進提升的地方。

發明內容

針對現有鋰離子電池存在高溫循環性能不足和電池膨脹的問題，本發明提供了一種非水電解液及鋰離子電池。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一方面，本發明提供了一種非水電解液，包括溶劑、電解質鹽以及添加劑，所述添加劑包括結構式1所示的不飽和磷酸酯、結構式2所示的雙環碳酸酯和結構式3所示的環狀硫酸酯：

其中，結構式1中，R₁、R₂、R₃各自獨立的選自C1-C5的飽和烴基或鹵代烷基、C2-C5的不飽和烴基或不飽和鹵代烴基，且R₁、R₂、R₃中至少有一個為不飽和烴基或不飽和鹵代烴基；

結構式2中，R₄、R₅、R₆、R₇、R₈、R₉各自獨立地選自氫原子、鹵素原子、C1-C5的飽和烴基、鹵代烷基、含氧烴基、含硅烴基、含氰基取代的烴基、C2-C5的不飽和烴基或不飽和鹵代烴基；

結構式3中，R₁₀、R₁₁、R₁₂、R₁₃各自獨立選自氫原子、鹵素原子、C1-C3的飽和烴基、含氧烴基、含硅烴基或含氰基取代的烴基。

可選的，所述飽和烴基選自甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、新丁基、叔丁基；所述不飽和烴基選自乙烯基、丙烯基、烯丙基、丙炔基、炔丙基、甲基乙烯基、甲基烯丙基。

可選的，結構式1所示的不飽和磷酸酯包括以下化合物中的一種或多種：