[發明專利]鋰離子電池電解液、鋰離子電池

在審

• 申請號: 202110778375.0
• 申請日: 2021-07-09
• 公開（公告）號: CN113451651A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: 呂中華;吳維金;王伯杰
• 申請（專利權）人: 湖南豪曼新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 李瓊芳;肖小龍

本發明屬于電池技術領域，具體提供一種鋰離子電池電解液。所述電解液包括有機溶劑、添加劑和電解質鋰鹽，所述的添加劑包括第一添加劑和第二添加劑，第一添加劑選自氧基硅烷異腈酸酯化合物的一種或幾種，第二添加劑選自氟代環狀碳酸酯中的一種或幾種。第一添加劑和第二添加劑應用于鋰離子電池電解液中，通過與電解液中存在的痕量水分、HF等成分反應，抑制鋰鹽分解，有效提高正、負極與電解液間的界面穩定性，提高鋰離子電池容量、循環壽命，倍率性能等。本發明另提供應用上述電解液的鋰離子電池。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，更具體地，涉及電解液及應用該電解液的鋰離子電池。

背景技術

隨著化石能源的不斷消耗，資源和環境問題受到越來越多的關注。開發清潔、高效、可持續的能源存儲與轉化器件成為亟待解決的問題。作為新興儲能設備的代表，鋰離子電池因為能量密度高、循環壽命長、輸出電壓高、綠色環保、無記憶效應等優點成為各國研究的重點。

電解液被譽為電池的“血液”，在電池中承載著鋰離子的傳輸、在正負極界面生成固體電解質膜等重要作用。由于在電芯各部分制造過程中不可避免引入痕量的水分，且鋰鹽可能使電解液中存在游離的HF，此外，部分鋰鹽對水敏感，尤其是目前常用的LiPF₆，易與水反應生成POF₃、HF等強路易斯酸。這些生成的強路易斯酸會使碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸二甲酯（DMC）等溶劑在電極表面發生分解，形成碳酸鋰（Li₂CO₃）、烷基鋰鹽（ROCOOLi）和氟化鋰（LiF）等無機和有機物，覆蓋在電極材料表面，造成電極/電解液界面阻抗增大，影響電池循環倍率等性能。同時，形成的HF會不斷侵蝕正極材料，與處于高氧化態的過渡金屬離子發生反應，造成過渡金屬溶解，甚至造成正極材料的結構發生不可逆轉變；此外，溶解的過渡金屬離子會穿梭到負極材料表面還原成金屬，破壞負極材料表面的固態電解質膜，造成鋰離子電池中活性鋰離子含量下降，惡化電池電化學性能。適當的添加劑有利于與電解液中存在的水和HF等強路易斯酸反應，從而有效解決阻抗增大、固態電解質膜破損、容量降低、循環性能倍率性能變差的問題。

目前，針對電池內部存在水分及HF等強路易斯酸的問題，解決方案集中在通過物理方法降低電芯水分含量，或用化學方法降低電解液中存在的水分及HF等后使用。申請號為CN201910615052.2的專利申請文件公開了電芯注液前干燥方法，通過循環干燥高溫惰性氣體，將干燥箱內的電芯反復抽真空，達到高效干燥鋰離子電池電芯的目的；申請號為CN202011026718.X的專利申請文件公開了抑制鋰離子電池水分的方法，通過向電解液中添加穩定劑，使用鋰鹽和胺類穩定劑并通過升溫及抽真空的操作實現電解液中的水分和酸的穩定；申請號為CN202010257631.7的專利申請文件公開了處理再利用水、酸含量高的鋰離子電池電解液的方法，通過向水分和酸含量高的電解液體系中添加羧甲基纖維素鈉（CMC），并緩慢攪拌吸收水分和酸使電解液可以重新使用。

然而，上述方法均未涉及使用特定電解液，達到在充放電過程中有效清除電解液中痕量水分及HF等強路易斯酸的目的，并有效解決阻抗增大、固態電解質膜破損、容量降低、循環性能倍率性能變差的問題。

發明內容

鑒于背景技術中存在的問題，本發明的第一個目的是提供一種鋰離子電池電解液，所述電解液可以在充放電過程中有效清除痕量水分及HF等強路易斯酸，從而減少鋰鹽、溶劑等的分解，降低界面阻抗。本發明的第二目的是提供一種應用上述電解液的鋰離子電池。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種鋰離子電池電解液，包括有機溶劑、添加劑和電解質鋰鹽。所述的添加劑包括第一添加劑和第二添加劑。第一添加劑為式1所示的氧基硅烷異腈酸酯化合物的一種或幾種，第二添加劑為氟代環狀碳酸酯的一種或幾種。

（式1）