[發(fā)明專利]電解液添加劑及應用和包括該添加劑的非水電解液

在審

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• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112531210A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 高秀玲;董晶;陳祥蘭;王馳偉
• 申請（專利權）人: 天津市捷威動力工業(yè)有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 天津濱海科緯知識產(chǎn)權代理有限公司 12211
• 代理人: 耿樹志

本發(fā)明涉及電解液添加劑及應用和包括該添加劑的非水電解液，該電解液添加劑含有不飽和環(huán)狀磷酸酯類化合物。所述不飽和環(huán)狀磷酸酯類化合物選自具有式Ⅰ結構化合物中的至少一種；其中，R分別選自C1?C5直鏈或支鏈烷烴基、C1?C10直鏈或支鏈不飽和烴基(包括烯烴基、炔烴基、芳香基)或含被鹵素取代的C1?C5直鏈或支鏈的烷基。本發(fā)明提供的電解液添加劑和使用該添加劑的電解液，所述電解液可解決鋰離子電池在極端條件下使用時所面臨的主要問題，顯著提升電池的高溫循環(huán)性能和高溫存儲性能。

技術領域

本發(fā)明屬于鋰離子電池領域，涉及改善鋰離子電池循環(huán)性能和存儲性能的電解液添加劑及應用、包括該添加劑的非水電解液。

背景技術

當前,能源緊張和環(huán)境污染已成為世界性問題,為了緩解這些問題,開發(fā)新能源汽車以替代傳統(tǒng)燃油車已到了刻不容緩的地步。鑒于鋰離子電池具有能量密度大、壽命長和環(huán)境友好等優(yōu)點，近年來，隨著鋰離子電池生產(chǎn)成本的不斷降低和相關技術日新月異，它被越來越廣泛應用于新能源汽車領域，其被認為是目前最有潛力取代傳統(tǒng)燃油車的技術。

鋰離子電池在首次充電過程中，電解液會與負極反應形成一層SEI膜，SEI膜對鋰離子電池的主要電性能(如循環(huán)壽命、自放電和功率等)有著重要影響。但是隨著充放電的進行，SEI膜可能會發(fā)生溶解、分解、破裂、重組或增厚等現(xiàn)象，使電池性能逐漸衰減；尤其是當鋰離子電池在高溫狀態(tài)下使用時，劣化速度會大大加快。出于對電池能量密度的需求，現(xiàn)在電池的電壓越來越高。而在高電壓時，正極活性物質(zhì)處于缺鋰狀態(tài)，其具有很強的氧化性，易使與它直接接觸的電解液氧化分解，同時伴隨著大量氣體的產(chǎn)生；此外，處于過度缺鋰狀態(tài)的正極活性物質(zhì)較不穩(wěn)定，易發(fā)生一些副反應(如釋氧、相變、過渡金屬離子溶出等)，從而使得鋰離子電池的性能快速劣化；同樣的，高溫會極大加快劣化速度。

現(xiàn)有技術的缺點：鋰離子電池在極端條件下使用時(如高電壓/高溫)，其性能會快速劣化；同時，極端條件下，鋰離子電池內(nèi)部不穩(wěn)定，其安全性能也經(jīng)受到極大考驗。因此，解決鋰離子電池在極端條件下使用時出現(xiàn)的問題是目前行業(yè)內(nèi)的迫切需求。而開發(fā)出對正、負極均具有良好保護作用的電解液能有效解決鋰離子電池在極端條件下使用時所面臨的如上問題，具有重大的商業(yè)和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容

基于上述背景，本發(fā)明旨在提供能同時在正、負極表面形成鈍化膜的不飽和環(huán)狀磷酸酯類化合物電解液添加劑及由其組成的電解液，所述電解液可在正、負極界面形成具有良好保護作用的界面膜，從而解決鋰離子電池在極端條件下使用時所面臨的主要問題。

本發(fā)明采用的技術方案為：

本發(fā)明提供了一種電解液添加劑，該電解液添加劑含有不飽和環(huán)狀磷酸酯類化合物。

優(yōu)選的，所述不飽和環(huán)狀磷酸酯類化合物選自具有式Ⅰ結構化合物中的至少一種；

其中，R分別選自C1-C5直鏈或支鏈烷烴基、C1-C10直鏈或支鏈不飽和烴基(包括烯烴基、炔烴基、芳香基)或含被鹵素取代的C1-C5直鏈或支鏈的烷基。

更優(yōu)選的，所述不飽和環(huán)狀磷酸酯類化合物選自具有式A1、A2、A3和A4結構的化合物中的至少一種；

優(yōu)選的，所述電解液添加劑，還包括成膜添加劑；所述成膜添加劑為碳酸亞乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯(PS)、丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯(PST)、硫酸乙烯酯(DTD)、二氟磷酸鋰(LiPO₂F₂)、雙(氟磺酰)亞胺鋰(LiFSI)、二氟草酸硼酸鋰(LiDFOB)中的一種或兩種以上。

優(yōu)選地，本發(fā)明還提供了上述電解液添加劑在鋰離子電池電解液中的應用。