[發明專利]高電壓鋰離子電池用非水電解液及鋰離子電池

有效

• 申請號: 202110055521.7
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112768769B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 熊偉;馬斌;楊山;陳杰;李載波
• 申請（專利權）人: 惠州鋰威新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0568;H01M10/0569;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 潘俊達;王滔

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高電壓鋰離子電池用非水電解液，包括鋰鹽、非水有機溶劑、第一添加劑和第二添加劑，第一添加劑為常規高電壓添加劑，第二添加劑包括具有式Ⅰ或式Ⅱ所示結構式的化合物中的至少一種。另外，本發明還涉及一種鋰離子電池。相比于現有技術，本發明的電解液既能參與正負極鈍化膜的形成，降低正負極的界面阻抗，提高充電速率；還能抑制電解液在正極材料表面的氧分解，提高正極穩定性。

技術領域

本發明屬于鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高電壓鋰離子電池用非水電解液及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因其工作電壓高、比能量大、循環壽命長及無記憶效應等特點而被人們廣泛應用，目前鋰離子電池已經普遍應用于3C數碼消費類電子產品領域。隨著5G時代的到來，人們對鋰離子電池的能量密度和充電速率也提出了更高的要求，提高鋰離子電池的充電速率迫在眉睫。

影響電池充電速率的主要原因至少有以下兩方面：

1)鋰離子在正負極之間的傳輸速率；隨著充電電壓的升高，電解液中耐氧化溶劑占比逐漸增加，導致電解液的粘度增加、電導率降低，鋰離子傳輸阻抗大速率低；而短鏈的碳酸酯和羧酸酯溶劑雖然能降低粘度提高電導率，但是其低沸點和低耐氧化性的特征會嚴重惡化電池的高溫存儲性能和循環性能。

2)鋰離子在正負極界面處的傳導速率；正負極和電解液之間的界面阻抗嚴重影響鋰離子在正負極界面處的傳導速率，進而影響充放電過程中脫嵌鋰的速率。

鑒于此，有必要提供一種電解液以提高高電壓鋰離子電池的充電速率。

發明內容

本發明的目的之一在于：針對現有技術的不足，而提供一種高電壓鋰離子電池用非水電解液，既能參與正負極鈍化膜的形成，降低正負極的界面阻抗，提高充電速率；還能抑制電解液在正極表面的氧分解，提高正極穩定性。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種高電壓鋰離子電池用非水電解液，包括鋰鹽、非水有機溶劑、第一添加劑和第二添加劑，所述第一添加劑為常規高電壓添加劑，所述第二添加劑包括具有式Ⅰ或式Ⅱ所示結構式的化合物中的至少一種，

其中，R1～R4各自獨立地選自氫原子、鹵原子、腈基、羥基、烷氧基或烷基及其取代物中的任意一種，R8～R9各自獨立地選自氫原子、鹵原子、腈基或烷基及其取代物中的任意一種，R5～R6各自獨立地選自氫原子、鹵原子、1～5個碳原子的烷基或其取代物；R7選自鹵原子、1～5個碳原子的烷基或其取代物；R10～R11各自獨立地選自鹵原子、1～5個碳原子的烷基或其取代物。

作為本發明所述的高電壓鋰離子電池用非水電解液的一種改進，所述第二添加劑的含量占電解液總質量的0.01～5.0wt％。

作為本發明所述的高電壓鋰離子電池用非水電解液的一種改進，所述常規高電壓添加劑包括氟代碳酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸內酯、碳酸乙烯亞乙酯、1,2-二氟代碳酸乙烯酯、甲烷二磺酸亞甲酯、丙烯磺酸內酯、亞硫酸乙烯酯、乙烯基亞硫酸乙烯酯、檸康酸酐、三(三甲基烷)硼酸酯、三(三甲基烷)磷酸酯、丁二腈、已二腈、乙二醇雙(丙腈)醚以及已烷三腈中的至少一種。

作為本發明所述的高電壓鋰離子電池用非水電解液的一種改進，所述第一添加劑的含量占電解液總質量的0.1～15.0wt％。

作為本發明所述的高電壓鋰離子電池用非水電解液的一種改進，所述鋰鹽包括六氟磷酸鋰、二氟磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、二氟雙草酸磷酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、四氟硼酸鋰、雙氟磺酰亞胺鋰鹽和雙氟磺酰亞胺鋰中的至少一種。

作為本發明所述的高電壓鋰離子電池用非水電解液的一種改進，所述六氟磷酸鋰的含量占電解液總質量的12.5～17.0wt％，其他鋰鹽類化合物含量占電解液總質量的0.1～5.0wt％。