[發(fā)明專利]一種鋰離子電池電解液及鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110659434.2
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113394457B
• 公開（公告）日: 2023-02-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 潘立寧;朱學(xué)全;程虎;黃慧聰
• 申請（專利權(quán)）人: 杉杉新材料（衢州）有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0566;H01M10/0525
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 程曉明

本發(fā)明公開了一種鋰離子電池電解液，包括電解質(zhì)鋰鹽、非水有機溶劑和成膜添加劑，所述成膜添加劑包括具有特定結(jié)構(gòu)的硅烷類添加劑、硫酸酯類添加劑和咪唑類添加劑。本發(fā)明各種添加劑經(jīng)過合適的配比后，既能發(fā)揮各自的優(yōu)點又能相互抑制各自的缺點，通過它們相互之間的協(xié)同作用，提升了鋰離子電池的存儲性能和高溫循環(huán)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋰離子電池電解液及鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池由于具有高工作電壓、高能量密度、長壽命和環(huán)境友好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于3C數(shù)碼產(chǎn)品、電動工具、電動汽車等領(lǐng)域。尤其是在3C數(shù)碼領(lǐng)域，近幾年來移動電子設(shè)備如智能手機移動電源更輕、更薄的發(fā)展趨勢使得鋰離子電池越來越受歡迎。

電解液作為鋰離子電池中幾大主材之一，具有不可或缺的作用，被譽為鋰離子電池的“血液”。然而鋰離子電池電解液中最關(guān)鍵的部分是添加劑，如負極成膜添加劑，正極成膜添加劑、穩(wěn)定劑、除水劑及除酸劑等。電解液在制造過程中，不可避免的會帶入一些水份，而電解液中痕量水會造成六氟磷酸鋰的反應(yīng)，產(chǎn)生HF和磷酸化合物(HPO₂F₂，H₂PO₃F和H₃PO₄)，酸類物質(zhì)會腐蝕正負極鈍化膜，導(dǎo)致金屬離子溶出以及電解液的分解反應(yīng)。六氟磷酸鋰的熱穩(wěn)定性差，在高溫條件下，會發(fā)生分解產(chǎn)生LiF和PF₅，具有路易斯酸性的PF₅會催化溶劑和添加劑的分解，導(dǎo)致鋰離子電池電化學(xué)性能急劇衰減。

添加劑在正負極材料界面成膜，所形成鈍化膜的質(zhì)量，對鋰離子電池的電化學(xué)性能至關(guān)重要，因此開發(fā)性能更優(yōu)的正負極成膜添加劑是目前研究的熱點。

如CN109818064A公開了一種高溫高電壓非水電解液及含該非水電解液的鋰離子電池。該發(fā)明的高溫高電壓非水電解液包括鋰鹽、非水溶劑、添加劑，其中，所述添加劑中包含第一類硼酸鹽添加劑、第二類含氮類鋰鹽添加劑、第三類硅氮基類添加劑和第四類磺酸酯和硫酸酯類混合添加劑。不足之處是鋰離子電池的循環(huán)性能仍有提高空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種循環(huán)性能和高溫存儲性能優(yōu)良的鋰離子電池電解液及鋰離子電池。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：.一種鋰離子電池電解液，包括電解質(zhì)鋰鹽、非水有機溶劑和成膜添加劑，所述成膜添加劑包括具有式(Ⅰ)結(jié)構(gòu)的硅烷類添加劑、具有式(Ⅱ)結(jié)構(gòu)的硫酸酯類添加劑和具有式(Ⅲ)結(jié)構(gòu)的咪唑類添加劑：

其中，R₁～R₁₀分別獨立地選自氧原子、氮原子、硫原子、羰基、炔基、烯基、烷基異氰酸根和氟代烷基中的任意一種。

優(yōu)選地，所述硅烷類添加劑選自具有以下結(jié)構(gòu)的化合物中的至少一種：

優(yōu)選地，所述硫酸酯類添加劑選自具有以下結(jié)構(gòu)的化合物中的至少一種：

優(yōu)選地，所述咪唑類添加劑選自具有以下結(jié)構(gòu)的化合物中的至少一種：

優(yōu)選地，所述硅烷類添加劑在鋰離子電池電解液中的質(zhì)量百分含量為0.1～0.5％；所述硫酸酯類添加劑在鋰離子電池電解液中的質(zhì)量百分含量為0.5～3.0％；所述咪唑類添加劑在鋰離子電池電解液中的質(zhì)量百分含量為1～3％。