[發明專利]錳酸鋰用鋰離子電池非水電解液及所得鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110691319.3
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113410519A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 牛慶榮;苗力孝;謝芳;崔云龍;劉天雷;劉如雷;王圣賢;趙天寶
• 申請（專利權）人: 山東海科創新研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 張潔

本發明提供了一種錳酸鋰用鋰離子電池非水電解液及所得鋰離子電池，屬于鋰電池材料技術領域。本發明提供的錳酸鋰用鋰離子電池非水電解液，其特征在于，主要由下述組分組成：電解質鋰鹽、非水有機溶劑、成膜添加劑和大環多元醚類物質，其中，所述成膜添加劑由硼酸類成膜添加劑和酯類成膜添加劑組成。本發明提供的錳酸鋰用鋰離子電池非水電解液在硼酸類/酯類成膜添加劑、大環多元醚類物質的共同作用下，可有效抑制錳酸鋰電池容量的衰減，從而提升錳酸鋰電池的常溫循環性能及高溫循環性能，其于常溫下200周的保持率≥80％，于60℃高溫200周保持率≥70％。

技術領域

本發明屬于鋰電池材料技術領域，尤其涉及一種錳酸鋰用鋰離子電池非水電解液及所得鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因具有高工作電壓、高能量密度、長壽命、寬工作溫度范圍和環境友好等優點，被廣泛應用于3C數碼產品、電動工具、電動汽車等領域。電池中正極材料的選擇是制約鋰電池性能和成本的重要因素。但錳酸鋰材料存在嚴重的容量衰減問題，特別在高溫條件下，電解液不穩定產生的微量HF會加速錳的溶解，產生晶體結構的破壞，不可逆容量變大。

公開號為CN 1588687 A的專利申請公開了一種提高尖晶石錳酸鋰電池容量和循環性能的方法，在電解液中鋅、鋁、鎂、鈣的氧化物作為脫酸劑，用來脫除電解液中游離的HF，阻止對電極的破壞，從而改善電池的容量和循環性能。但是這些物質與HF反應作用較慢，低含量下很難起到真正的作用，高含量又對電池產生負面影響，且更加容易引入金屬雜質從而惡化電池的性能。公開號為US 6235431的專利申請公開了使用六甲基二硅氮烷作為除水除酸劑，六甲基二硅氮烷與水反應生成NH₃，又能與HF反應，進而降低電解液中HF含量，但是六甲基二硅氮烷自身穩定性較差、易分解，并且NH₃與HF反應生成的物質不穩定在高溫下會再次發生分解，所以很難起到提高錳酸鋰電池性能的作用。因此，提供一種能夠有效抑制錳酸鋰電池容量的衰減，從而提升錳酸鋰電池的常溫循環性能、高溫循環性能的鋰電池電解液對于本領域而言至關重要。

發明內容

本發明提供了提供了一種錳酸鋰用鋰離子電池非水電解液及所得鋰離子電池，所得非水電解液在硼酸類/酯類成膜添加劑、大環多元醚類物質共同作用下，可有效抑制錳酸鋰電池容量的衰減，從而提升錳酸鋰電池的常溫循環性能及高溫循環性能。

為了達到上述目的，本發明提供了一種錳酸鋰用鋰離子電池非水電解液，其特征在于，主要由下述組分組成：電解質鋰鹽、非水有機溶劑、成膜添加劑和大環多元醚類物質，其中，所述成膜添加劑由硼酸類成膜添加劑和酯類成膜添加劑組成。

作為優選，所述電解質鋰鹽選自六氟磷酸鋰、高氯酸鋰和雙氟磺酰亞胺鋰中至少一種；所述電解質鋰鹽的濃度0.7-1.4mol/L。該方案中，電解質鋰鹽的濃度還可以為0.8mol/L、0.9mol/L、1.0mol/L、1.1mol/L、1.2mol/L、1.3mol/L或上述范圍內的任意點值。

作為優選，所述非水有機溶劑選自碳酸酯類、羧酸酯類和磷酸酯類中的至少一種。

作為優選，所述碳酸酯類選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、氟代碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯和氯代碳酸丙烯酯中至少一種；

所述羧酸酯類選自甲酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸甲酯、乙酸丙酯、丙酸乙酯和丁酸甲酯中至少一種；

所述磷酸酯類選自磷酸三甲酯、磷酸三乙酯和磷酸三丁酯中至少一種。