[發(fā)明專利]一種改善鋰離子電池高溫性能的電解液及鋰離子電池

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111199775.2
• 申請日: 2021-10-14
• 公開（公告）號: CN114142087A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙坤;梁大宇;沈劍
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥國軒高科動力能源有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務(wù)所(普通合伙) 34119
• 代理人: 干桂花

本發(fā)明公開了一種改善鋰離子電池高溫性能的電解液及鋰離子電池，涉及鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，所述電解液包括鋰鹽、非水有機溶劑、耐高溫添加劑和成膜添加劑，所述耐高溫添加劑為N?乙酰基?N?磺酰基吡咯鹽離子液體，其結(jié)構(gòu)式為：本發(fā)明提供了一種電解液添加劑N?乙酰基?N?磺酰基吡咯鹽離子液體，在鋰離子電池首次充、放電過程中，該電解液添加劑可以在電池正負極表面參與生成膜，減少高溫下正負極材料與電解液的持續(xù)反應(yīng)引起的電解液消耗，同時抑制了因電解液持續(xù)反應(yīng)成膜導(dǎo)致的電池產(chǎn)氣，從而提高了電池的高溫存儲和循環(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，尤其涉及一種改善鋰離子電池高溫性能的電解液及鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池具有工作電壓高、比能量密度高、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)、對環(huán)境污染小等優(yōu)點，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各類電子消費品和動力電池市場。為了滿足電動汽車高續(xù)航里程、可在高低溫環(huán)境正常使用、可快速充電以及具有長使用壽命的要求，需要鋰離子二次電池具有更高的能量密度、更優(yōu)異的高溫性能以及長循環(huán)性能。

目前，提高鋰離子電池能量密度有效的方法是使用容量更高的正負極材料以及匹配相對應(yīng)的電解液。高鎳三元正極材料和硅碳負極材料具有更高的克容量，應(yīng)用于電池中具有更高的能量密度，但是在高溫條件下，高鎳材料在脫鋰狀態(tài)下具有很高的氧化性，負極材料在嵌鋰狀態(tài)下具有很強的反應(yīng)活性，易與電解液反應(yīng)導(dǎo)致電池高溫存儲產(chǎn)氣，循環(huán)性能惡化。因此急需匹配相應(yīng)的電解液。

發(fā)明內(nèi)容

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種改善鋰離子電池高溫性能的電解液及鋰離子電池。

本發(fā)明提出的一種改善鋰離子電池高溫性能的電解液，包括鋰鹽、非水有機溶劑、耐高溫添加劑和成膜添加劑；所述耐高溫添加劑為式(Ⅰ)所示的N-乙酰基-N-磺酰基吡咯鹽離子液體：

其中，R₁和R₂獨立選自C1-C3烷基或氟代烷基、苯基取代的C1-C3烷基、C1-C3氰基；

表示陰離子，選自Br^-、PF₆^-、BF₄^-、FSI^-、TFSI^-中的一種。

在本發(fā)明中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述N-乙酰基-N-磺酰基吡咯鹽離子液體中，R₁和R₂可優(yōu)化吡咯鹽化合物的成膜組分，能同時形成無機膜和有機膜，提升界面膜的穩(wěn)定性，同時保證成膜阻抗不會有明顯增大。進一步地，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)取代基為氟取代基時，可提高電解液的耐氧化性，提升電池循環(huán)性能。

優(yōu)選地，所述N-乙酰基-N-磺酰基吡咯鹽離子液體選自以下化合物中的一種或一種以上：

優(yōu)選地，所述耐高溫添加劑的質(zhì)量占電解液總質(zhì)量的0.05～10％。

上述耐高溫添加劑在電解液中含量過少時，形成的正負極界面膜并不足以阻止電解液進一步反應(yīng)，對鋰離子電池性能的改善也不明顯。而含量過高時，則其在正負極上的阻抗增加，反而惡化鋰離子電池性能，優(yōu)選為0.05～10％；進一步優(yōu)選為0.1～5％。

優(yōu)選地，所述電解液包括以下質(zhì)量百分含量的組分：鋰鹽10～15％、耐高溫添加劑0.05～5％、成膜添加劑1～5％，余量為非水有機溶劑。

在本發(fā)明中，電解液中鋰鹽、非水有機溶劑和成膜添加劑的含量不受特別限制，優(yōu)選上述含量比例。

優(yōu)選地，所述成膜添加劑選自硫酸乙烯酯、碳酸亞乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯、1,3-丙烷磺酸內(nèi)酯、丙烯基-1,3-磺酸內(nèi)酯中的一種或一種以上。