[發明專利]鋰離子電池電解液和鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110103300.2
• 申請日: 2021-01-26
• 公開（公告）號: CN114792842A
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 趙文文;時迎華;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 上海卡耐新能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 方良

本發明公開了一種鋰離子電池電解液和鋰離子電池。本發明鋰離子電池電解液包括溶劑和溶解在所述溶劑中的鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括含雙鍵的多氮雜環化合物。本發明鋰離子電池的電解液為本發明鋰離子電池電解液。本發明鋰離子電池電解液所含的添加劑可以改善電極表面的界面穩定性，阻止溶劑分子在負極表面的還原和正極表面的氧化，大大降低電池阻抗，顯著提升電池的高溫循環和存儲性能。本發明鋰離子電池具有高的充電和循環以及存儲性能，電池膨脹率較低，安全性高，且能量密度高。

技術領域

本發明涉及一種鋰離子電池技術領域，具體涉及一種鋰離子電池電解液和鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池與其他電池相比，具有質量輕、體積小、工作電壓高、能量密度高、輸出功率大、充電效率高、無記憶效應、循環壽命長等優點，不僅在手機、筆記本電腦等領域得到了廣泛的應用，而且也被認為是電動車、大型儲能裝置的最佳選擇之一。隨著無人機的興起，鋰離子電池在無人機領域得到了廣泛的應用。

隨著人們生活的要求逐漸提高和電子產品的不斷發展。在對鋰離子電池能量密度要求越來越高的同時，對鋰離子電池的安全性和循環性能也在不斷的提高，如目前行業都在追求更高的鋰電池能量密度，這也是反映電池技術的重要指標。為此，需要采用更高克容量的正極材料，作為目前最能商業化的選擇，正極一般采用高鎳三元材料，即材料中鎳含量大于80％。其中高鎳材料在脫鋰后存在對電解液的強氧化性導致電池產氣、金屬元素溶出及容量衰減。

為了解決電極材料對電解液的氧化而導致電池產氣、金屬元素溶出及容量衰減等不良現象。目前有報道將硫酸乙烯酯(DTD)作為電解液添加劑以降低電極材料對電解液的氧化作用。但是在實際應用中發現DTD需要低溫運輸及存儲，這也導致成本增加，而電池在高溫下工作也很容易導致DTD變質，對電池性能產生不可預估的影響。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種鋰離子電池電解液，以解決現有鋰離子電池電解液易被電極材料氧化而導致電極液穩定性不理想和電池發生產氣、金屬元素溶出及容量衰減等不良現象的技術問題。

本發明的另一目的在于提供一種鋰離子電池，以及解決現有鋰離子電池由于電解液不穩定而易發生的產氣、金屬元素溶出及容量衰減等不良現象的技術問題。

為了實現上述發明目的，本發明的一方面，提供了一種鋰離子電池電解液。述鋰離子電池電解液包括溶劑和溶解在溶劑中的鋰鹽和添加劑，添加劑包括含雙鍵的多氮雜環化合物。

這樣，本發明鋰離子電池電解液通過在含有鋰鹽的基礎電解液中添加多氮雜環化合物，其一方面能夠有效提高本發明鋰離子電池電解液熱穩定，有效避免鋰離子電池電解液發生變質，而且易保存易運輸；另一方面，多氮雜環化合物含有多個電負性較強的N原子可以降低整個添加劑分子的LUMO能量而更容易被還原而生成高電導率的Li₃N，從而有效提高鋰離子電池電解液的導電率；第三方面，多氮雜環化合物更容易在電極表面發生電化學聚合反應成膜，形成的SEI膜具有很好的彈性，在材料脫嵌鋰的過程中不會發生破裂，因此不會重復生長SEI膜。因此，本發明的添加劑可以改善電極特別是高鎳正極表面的界面穩定性，阻止溶劑分子在負極表面的還原和正極表面的氧化，大大降低電池阻抗，顯著提升電池的高溫循環和存儲性能。

優選地，多氮雜環化合物在鋰離子電池電解液的含量為0.1～5wt％。通過優化多氮雜環化合物在鋰離子電池電解液的含量，通過提高多氮雜環化合物對電極特別是高鎳正極表面的界面穩定性改善作用，進一步阻止溶劑分子在負極表面的還原和正極表面的氧化和降低電池阻抗，顯著提升電池的高溫循環和存儲性能。

優選地，多氮雜環化合物為下述分子結構通式(Ⅰ)所示的多氮雜環化合物：

其中，R₁和R₂分別獨立的選自氫、烷基、取代苯基中的任一種，R₃為氫、烷氧基、烷基、鹵素、鹵代烷基中的任一種。