[發明專利]一種含硼磺酸酯類非水電解液添加劑及其制備的鋰離子電池

有效

• 申請號: 202111585637.8
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114188608B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 王煥杰;林存生;宣力琪;姜恒;李慶;石宇
• 申請（專利權）人: 中節能萬潤股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0569;H01M10/0568;H01M10/0525
• 代理公司: 北京中創博騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11636
• 代理人: 李艷艷

本發明涉及一種含硼磺酸酯類非水電解液添加劑及其制備的鋰離子電池，所述的非水電解液添加劑結構式如式I所示：R₁選自苯基、聯苯基、氟代苯基、含氰基苯基、氟代聯苯基中的一種；R₂和R₃相同或不同，分別獨立的選擇甲基、三氟甲基中的一種。所述的含硼磺酸酯類非水電解液添加劑應用于鋰離子電池的電解液，所述的電解液包括非水有機溶劑、電解質鋰鹽和添加劑，所述的添加劑包括所述的含硼磺酸酯類非水電解液添加劑。所述的非水電解液添加劑應用到鋰離子電池中，能夠明顯降低電池內阻，電池的低溫循環、大倍率常溫循環，高溫循環，高溫存儲后的膨脹都有顯著的改善。

技術領域

本發明涉及一種含硼磺酸酯類非水電解液添加劑及其制備的鋰離子電池，屬于鋰離子電池非水電解液添加劑技術領域。

背景技術

鋰二次電池由于具有能量密度高、循環壽命長、無污染等特點，使其在消費類電子、動力汽車電池上及儲能電源上具有廣闊的應用前景。

為了改善鋰離子電池的高溫性能，一般會選擇碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯等沸點較高的溶劑作為電解液的主溶劑，但是這些溶劑的熔點較高，在低溫下電解液的電導率下降非常快，電池阻抗快速增加。很難滿足電池的低溫放電性能。為了改善電池的低溫性能，一般會選擇乙酸乙酯、丙酸乙酯等熔點較低的羧酸酯作為電解液的主溶劑，但是這些溶劑的沸點相對較低，對于改善電池的高溫性能不利。而在添加劑方面，為了改善高溫性能一般使用碳酸亞乙烯酯、碳酸乙烯亞乙酯等添加劑，但是這一類添加劑會造成電池阻抗較大，尤其是在低溫下，電池阻抗增加非常明顯，導致電池的低溫性能下降。

另外，在電池的安全性方面，如果電池的內阻過大，電池在充電過程中電壓會急速上升，電池存在過充的風險，電池一旦過充，可能會出現起火、爆炸。在解決電池過充的問題上，目前大部分的解決方案是在電池電解液中添加防過充添加劑，電池一旦過充，防過充添加劑會發生聚合反應，增加電池的內阻，阻斷電池內部電流，防止電池起火爆炸。但是通過電解液中添加防過充添加劑的方式，雖然在一定程度上能提升安全性能，但是電池一旦過充，對電池的損傷是不可逆的。如果能從根本上降低電池阻抗，從源頭上抑制電池出現過充的情況，對電池的使用壽命、安全性會更好。

因此，有必要開發一種能降低阻抗，防止過充，同時改善電池高溫和低溫性能的電解液。

發明內容

本發明針對現有技術存在的不足，提供一種含硼磺酸酯類非水電解液添加劑及其制備的鋰離子電池，所述的非水電解液添加劑應用到鋰離子電池中，能夠明顯降低電池內阻，電池的低溫循環、大倍率常溫循環，高溫循環，高溫存儲后的膨脹都有顯著的改善。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：一種含硼磺酸酯類非水電解液添加劑，所述的非水電解液添加劑結構式如式I所示：

R₁選自苯基、聯苯基、氟代苯基、含氰基苯基、氟代聯苯基中的一種；R₂和R₃相同或不同，分別獨立的選擇甲基、三氟甲基中的一種。

進一步的，所述的含硼磺酸酯類非水電解液添加劑為如下結構式中的任意一種或兩種以上混合：

所述的含硼磺酸酯類非水電解液添加劑，已有文獻報道制備方法，參考文獻：Journal of the Chemical Society A:Inorganic,Physical,Theoretical,1967,p.947-951；中國專利CN104177519等均已介紹該類材料。

本發明還公開了所述含硼磺酸酯類非水電解液添加劑制備的鋰離子電池，所述的含硼磺酸酯類非水電解液添加劑應用于鋰離子電池，所述的鋰離子電池包括負極、正極、設置在負極和正極之間的隔膜以及電解液。