[發(fā)明專利]鋰離子電池用非水電解液及包含其的鋰離子電池

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110350949.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN113161612B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹元杰;黃學(xué)杰;武懌達(dá);馬曉威
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 松山湖材料實(shí)驗(yàn)室
• 主分類號(hào): H01M10/0567
• 分類號(hào): H01M10/0567;H01M10/0569;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: 董洪榮

本發(fā)明涉及一種鋰離子電池用非水電解液及包含其的鋰離子電池。所述非水電解液包括有機(jī)溶劑、磺酰亞胺鋰鹽和用于抑制負(fù)極剝離的添加劑，所述有機(jī)溶劑為磷酸酯類溶劑和第二酯類溶劑的混合物，在所述非水電解液中，所述磺酰亞胺鋰鹽的含量為20wt％～45wt％，所述添加劑的含量為0.3wt％～20wt％，所述有機(jī)溶劑的含量為50wt％～75wt％，所述有機(jī)溶劑中，所述磷酸酯類溶劑的體積百分比為50％～90％，所述第二酯類溶劑的體積百分比為10％～30％。所述第二酯類溶劑具有下式(Ⅰ)所示的結(jié)構(gòu)：式(Ⅰ)中，R₁選自具有1～4個(gè)碳原子的烷基或烷氧基，R2選自具有1～4個(gè)碳原子的烷基，或者，R₁和R₂相互鍵合并與相鄰的羰基碳原子和氧原子一起形成具有3～6個(gè)碳原子的環(huán)，且該環(huán)中與羰基碳原子鍵合的原子均為氧。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鋰離子電池用非水電解液及包含其的鋰離子電池。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的化石燃料的使用會(huì)釋放大量的二氧化碳及硫化物、氮化物和粉塵等有害氣體，引起溫室效應(yīng)并污染環(huán)境，同時(shí)隨著這些傳統(tǒng)化石燃料的逐漸枯竭，開發(fā)和利用可再生的清潔能源勢(shì)在必行。清潔能源包括水能、太陽能、風(fēng)能、潮汐能和核能等，屬可再生能源。通過中間轉(zhuǎn)換，即利用儲(chǔ)能設(shè)備，以電能-其它形式能量-電能的方式可將這些能源利用起來，儲(chǔ)能器件中鋰離子電池因其具有電壓高、能量密度高、壽命長(zhǎng)和安全性高等優(yōu)點(diǎn)受到了大量的關(guān)注，在便攜式電子產(chǎn)品、大型動(dòng)力電源以及儲(chǔ)能電站應(yīng)用領(lǐng)域迅速發(fā)展。

鋰離子電池的安全問題一直備受關(guān)注，然而由于目前的鋰離子電池多使用極易燃燒的碳酸酯類有機(jī)電解液，電池過充過放和過熱等都有可能引起電池燃燒甚至爆炸。而在一些高新技術(shù)領(lǐng)域，如飛機(jī)、衛(wèi)星等，需要完全不燃的電解液。

鋰離子電池用電解液通常由鋰鹽、溶解鋰鹽的有機(jī)溶劑和功能性添加劑組成，其中，這些組分的適當(dāng)選擇對(duì)于提高電池的電化學(xué)性能非常重要。現(xiàn)有技術(shù)通常采用不燃的磷酸酯類溶劑作為溶解鋰鹽的有機(jī)溶劑來提高電池的安全性能，但是磷酸酯基溶劑對(duì)負(fù)極有剝離作用，且與正負(fù)電極兼容性差，容易引起電池失效，電池的循環(huán)性能差。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，有必要提供一種鋰離子電池用非水電解液及包含其的鋰離子電池，兼具良好的不燃性和循環(huán)性能。

本發(fā)明一方面，提供一種鋰離子電池用非水電解液，包括有機(jī)溶劑、磺酰亞胺鋰鹽和用于抑制負(fù)極剝離的添加劑，所述有機(jī)溶劑為磷酸酯類溶劑和第二酯類溶劑的混合物，所述第二酯類溶劑為具有下式(Ⅰ)所示的結(jié)構(gòu)的碳酸脂類溶劑和/或脂肪脂類溶劑：

式(Ⅰ)中，R₁選自具有1～4個(gè)碳原子的烷基或烷氧基，R₂選自具有1～4個(gè)碳原子的烷基，或者，R₁和R₂相互鍵合并與相鄰的羰基碳原子和氧原子一起形成具有3～6個(gè)碳原子的環(huán)，且該環(huán)中與羰基碳原子鍵合的原子均為氧；

在所述非水電解液中，所述磺酰亞胺鋰鹽的含量為20wt％～45wt％，所述添加劑的含量為0.3wt％～20wt％，所述有機(jī)溶劑的含量為50wt％～75wt％，其中，所述磷酸酯類溶劑占所述有機(jī)溶劑的體積百分比為50％～90％，所述第二酯類溶劑占所述有機(jī)溶劑的體積百分比為10％～30％。

本發(fā)明另一方面，還提供一種鋰離子電池，包括正極、負(fù)極和所述的鋰離子電池用非水電解液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的鋰離子電池用非水電解液，以特定類型的第二酯類溶劑和磷酸酯類溶劑以特定比例相互配合，改善電解液對(duì)電極、隔膜的浸潤(rùn)性，再配以特定量的用于抑制負(fù)極剝離的添加劑和磺酰亞胺鹽，構(gòu)建了一種新型不燃性電解液體系。使用該電解液的鋰離子電池兼具良好的不燃性、循環(huán)性能和倍率性能。

具體實(shí)施方式