[發明專利]一種含復合添加劑的電解液及其應用

在審

• 申請號: 202110901010.2
• 申請日: 2021-07-18
• 公開（公告）號: CN113659203A
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 杜春雨;肖讓;任陽;尹鴿平;左朋建;程新群;馬玉林;高云智
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種含復合添加劑的電解液，包含電解質鋰鹽、有機溶劑和復合添加劑，所述有機溶劑為碳酸酯類溶劑，所述復合添加劑為具有強路易斯堿陰離子基團的鹽和硝酸鋰，并可以將上述電解液應用于鋰離子電池或鋰金屬電池。本發明的電解液可在負極表面反應生成一層富含鋰氮氧化物、氧化鋰等無機快離子固態電解質保護膜，加快鋰離子在固態電解質膜中的傳輸，增強固態電解質膜的強度，進而改善鋰離子電池的常溫和高溫快充循環性能、常溫和低溫功率性能；并且復合添加劑與目前主流使用的氟代碳酸乙烯酯添加劑有很好的兼容性。

技術領域

本發明涉及二次電池技術領域，更具體的說是涉及一種含復合添加劑的電解液及其應用。

背景技術

目前鋰離子電池廣泛應用于可攜帶式的電子設備、電動汽車等多個領域。但是，各領域對動力電池的性能有了更高的要求，特別是電動車領域，對電池的高倍率性能以及高能量密度具有急切的需求。而當前市場常見鋰離子電池負極材料采用的鈦酸鋰雖然能滿足快充的需求，但是其高的嵌鋰平臺決定了其低的能量密度。為了滿足日益增長的高能量密度化、高倍率化的需求，開發能兼顧高能量密度且快速充電的鋰離子電池成為當務之急。

為了解決上述問題，正極使用具有高比容量的鈷酸鋰以及鎳鈷錳酸鋰或者鎳鈷錳酸鋰三元材料，負極使用石墨，同時選擇與之相匹配的電解液。對于高倍率快充型電解液，通常選用低沸點、低粘度的有機溶劑，這樣導致電池在高溫下容易脹氣，雖然可以通過加入成膜添加劑在正負極表面生成隔絕電解液與活性材料反應的保護膜以抑制溶劑分解從而解決電解液分解帶來的脹氣問題，但是該保護膜往往因為阻抗過大使鋰離子電池循環性能以及倍率性能受到影響。

因此，開發出能兼顧快充性能，常溫、低溫高溫循環性能的電解液是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種用于鋰離子電池以及鋰金屬電池的含復合添加劑的電解液，該復合添加劑包含硝酸鋰以及硝酸鋰的助溶劑一具有強路易斯堿陰離子基團的鹽，該電解液可以在負極表面生成一層致密的、高離子電導率、低阻抗的界面膜，進而滿足電池的快充性能、常溫、低溫高溫循環性能。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種含復合添加劑的電解液，包含電解質鋰鹽、有機溶劑和復合添加劑，所述有機溶劑為碳酸酯類溶劑，所述復合添加劑為具有強路易斯堿陰離子基團的鹽和硝酸鋰。

優選的，在上述一種含復合添加劑的電解液中，所述電解質鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、雙草酸硼酸鋰、雙三氟甲基磺酸亞胺鋰、雙氟磺酸亞胺鋰中的一種或者多種的混合。

優選的，在上述一種含復合添加劑的電解液中，所述碳酸酯類溶劑為環狀酯碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和線狀酯碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯中的一種或者多種的混合。

優選的，在上述一種含復合添加劑的電解液中，所述具有強路易斯堿陰離子基團的鹽的通式為M-X，其中陰離子基團X具有強路易斯堿性。

優選的，在上述一種含復合添加劑的電解液中，所述陰離子基團X包括二氟磷酸根、三氟乙酸根、三氟甲基磺酸根、四氟硼酸根、高氯酸根、四苯硼酸根、雙三氟甲基磺酰亞胺根、雙氟磺酰亞胺根、氯離子、四氟草酸磷酸、溴離子、乳酸根、乙酸根、2-三氟甲基-4，5-二氰基咪唑根。

上述添加劑鹽在碳酸酯類溶劑中有很好的溶解度，可以促進硝酸鋰的溶解。

優選的，在上述一種含復合添加劑的電解液中，所述具有強路易斯堿陰離子基團的鹽為二氟磷酸鋰、二氟磷酸鈉、二氟磷酸氨、三氟甲基磺酸鋰、三氟甲基乙酸鋰、高氯酸鋰、乳酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、乙酸鋰、四苯硼鋰、、氯化鋰、溴化鋰、2-三氟甲基-4，5-二氰基咪唑鋰、雙三氟甲基磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰、三氟甲基乙酸鈉、三氟甲基乙酸鉀、二氟甲基乙酸鋰、四氟硼酸鋰或二氟草酸硼酸鋰中的一種或者幾種。