[發(fā)明專利]電解液添加劑、電解液及鋰離子二次電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011511210.9
• 申請日: 2020-12-18
• 公開（公告）號: CN112615054B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 洪廣寧;周立;李闖;盛壽日;馬美朋
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州天賜高新材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0566;H01M10/0525
• 代理公司: 華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 向薇

本發(fā)明涉及一種電解液添加劑、電解液及鋰離子二次電池。所述電解液添加劑的組成包括具有如下結(jié)構(gòu)特征的化合物。該電解液添加劑能夠在電極活性材料表面形成一層薄且均勻的鈍化保護(hù)膜，有效地改善高電壓電池中電解液在高溫儲存下的易產(chǎn)氣問題，提高高電壓電池的存儲性能、循環(huán)性能和安全性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及電解液添加劑、電解液及鋰離子二次電池。

背景技術(shù)

為應(yīng)對大型儲能領(lǐng)域、電動汽車及便攜式電子設(shè)備的迅猛發(fā)展，開發(fā)高效、安全、高體積和能量密度的新型電池勢在必行，尤其是對電池的電化學(xué)性能和安全性提出了更高的要求。在目前所有已商業(yè)化儲能器件中，鋰離子電池由于其較高的能量密度(200Wh/kg)、優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性、自放電效率低和較好的安全性能而備受關(guān)注。

近年來，為應(yīng)對新能源汽車等領(lǐng)域，鋰電池相關(guān)材料也向著更高能量密度的方向發(fā)展，鋰電池充電電壓在不斷提高，而隨著充電電壓提高，電極材料穩(wěn)定性變差，材料表面氧化性增強(qiáng)，導(dǎo)致相較于常壓材料，高電壓電池性能很難滿足性能要求。目前，高電壓電池主要存在以下問題：a)循環(huán)過程中的容量衰減；b)高溫存儲易產(chǎn)氣；c)電池DCR值大；d)高電壓下電解液分解。

為了上述問題，傳統(tǒng)的方式為在電解液中加入功能性添加劑，功能性添加劑在高溫條件下率先在負(fù)極或正極界面形成穩(wěn)定的保護(hù)膜組分，可以隔絕電解液與電極在高溫下進(jìn)一步接觸發(fā)生分解，從而改善電池的產(chǎn)氣等問題，并提高電池循環(huán)壽命等多項性能。

類似的含有功能性添加劑的電解液的開發(fā)，在一定程度上改善了鋰二次電池的在高電壓下的產(chǎn)氣和循環(huán)壽命等性能，如，有研究涉及數(shù)種含有不飽和鍵的環(huán)狀磷酸酯化合物的電解液，可以抑制電池產(chǎn)氣、提升高鎳三元電池的高溫儲存性能，并提升電池的循環(huán)穩(wěn)定性。但截至目前，商業(yè)化的鋰離子電池的相關(guān)性能仍不足以滿足人們的需求，新能源汽車替代傳統(tǒng)能源汽車仍需不斷研發(fā)含有新型添加劑的電解液來不斷提高電池性能。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種電解液添加劑。該電解液添加劑能夠在電極活性材料表面形成一層薄且均勻的鈍化保護(hù)膜，有效地改善高電壓電池中電解液在高溫儲存下的易產(chǎn)氣問題，提高高電壓電池的存儲性能、循環(huán)性能和安全性能。

一種電解液添加劑，其特征在于，其組成包括具有如下結(jié)構(gòu)特征的化合物或其堿金屬鹽：

其中，

Y分別獨(dú)立地選自O(shè)或N；X分別獨(dú)立地選自-H、C1～C3烷基或不存在；n分別獨(dú)立選自0或1；

R₁選自：C2～C6亞烷基或C6～C12亞芳基；

R₂選自：C2～C6烷基、C6～C13芳基、C2～C6烷氧基、或C1～C8烷基硅氧基；

R₁、R₂各自獨(dú)立地被至少一個R₀取代或未取代，R₀選自：-H、鹵素基或C1～C3烷基。R₁、R₂各自獨(dú)立地被至少一個R₀取代或未取代，R₀選自：-H、鹵素基或C1～C3烷基。

在其中一個實(shí)施例中，所述化合物具有如下式(1)或式(2)所示結(jié)構(gòu)特征：

在其中一個實(shí)施例中，R₁選自C2～C3亞烷基或C6～C8亞芳基。

在其中一個實(shí)施例中，R₂選自C2～C3烷氧基或C1～C3烷基硅氧基基。

本發(fā)明還提供一種電解液，包括非水溶劑、鋰鹽以及如上所述電解液添加劑。