[發(fā)明專利]一種鋰電池用非水電解液及鋰離子電池

在審

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• 申請日: 2021-12-31
• 公開（公告）號: CN114361584A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仁和;王子沅;余樂
• 申請（專利權(quán)）人: 遠(yuǎn)景動力技術(shù)（江蘇）有限公司;遠(yuǎn)景睿泰動力技術(shù)（上海）有限公司
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0567;H01M10/0525
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 陳小龍

本發(fā)明公開了一種鋰電池用非水電解液及鋰離子電池。本發(fā)明的鋰電池用非水電解液，包括電解質(zhì)鹽、非水溶劑和添加劑，所述添加劑包括烯酸鹽類添加劑。本發(fā)明的鋰電池用非水電解液，加入少量烯酸鹽類添加劑，可不使用或減少DTD的使用量，具有高的成膜敏感性，提高了電池的導(dǎo)鋰能力，降低了電池阻抗，同時降低了產(chǎn)氣，提升了高溫循環(huán)保持率和容量回復(fù)率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電解液技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鋰電池用非水電解液及鋰離子電池。

背景技術(shù)

由于鋰離子電池具有電壓高、比能量高、無記憶效應(yīng)及循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)而普遍應(yīng)用于手機(jī)、攝像機(jī)、筆記本電腦等3C消費(fèi)類電子產(chǎn)品領(lǐng)域。鋰離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜、電解液組成。

電解液中，常用的成膜添加劑以碳酸亞乙烯酯(VC)、氟化碳酸乙烯酯(FEC)為主，這類成膜添加劑雖然可以提升電池的高溫循環(huán)穩(wěn)定性、降低高溫存儲產(chǎn)氣，但是較厚的成膜也帶來了較大的初始直流阻抗和直流阻抗(DCR)增長。在三元電池和鐵鋰電池的應(yīng)用中，當(dāng)VC的添加量不足時高溫循環(huán)穩(wěn)定性的改善效果不明顯，超過一定質(zhì)量百分比又會帶來較大的初始DCR和DCR增長；另外，在儲能電池需求增長的背景下VC價格較高。FEC相對VC成膜薄、阻抗低，作用原理為FEC自身在電催化下緩慢脫HF產(chǎn)生VC，在硅碳體系中應(yīng)用較多，但是由于FEC本身價格高，且FEC含量高的電解液會出現(xiàn)酸度提高、高溫循環(huán)產(chǎn)氣高的問題，威脅電池的循環(huán)性能和高溫穩(wěn)定性。

硫酸乙烯酯(DTD)和1,3-丙烷磺內(nèi)酯(PS)、1,3-丙烯磺內(nèi)酯(PST)是鋰離子電池中常用的添加劑，來達(dá)到降低電池阻抗、降產(chǎn)氣、保循環(huán)的平衡，DTD的作用是可以減少電池循環(huán)阻抗，但是其化成產(chǎn)氣大，帶來工藝?yán)щy，同時需要低溫存儲，增加電解液成本；同時，PS和PST是常見的高溫添加劑，具有良好的降產(chǎn)氣、提升高溫循環(huán)保持率和容量回復(fù)率的效果，但是本身具有環(huán)評風(fēng)險，出口難度較大，同時對添加量比較敏感，稍微多加則會導(dǎo)致電池阻抗急劇升高。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種鋰電池用非水電解液及鋰離子電池，本發(fā)明的鋰電池用非水電解液，加入少量烯酸鹽類添加劑，可不使用或減少DTD的使用量，具有高的成膜敏感性，提高了電池的導(dǎo)鋰能力，降低了電池阻抗，同時降低了產(chǎn)氣，提升了高溫循環(huán)保持率和容量回復(fù)率。

本發(fā)明的目的之一在于提供一種鋰電池用非水電解液，為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種鋰電池用非水電解液，按重量百分比計(jì)，所述鋰電池用非水電解液包含如下組分：

其中，所述磺酸酯類添加劑包含0至5％的硫酸乙烯酯和0.01至5％的五元環(huán)磺內(nèi)酯，所述五元環(huán)磺內(nèi)酯為1,3-丙烷磺內(nèi)酯和/或1,3-丙烯磺內(nèi)酯。

本發(fā)明的鋰電池用非水電解液，通過引入烯酸鹽類添加劑，利用共軛雙鍵在電催化下啟動聚合的特點(diǎn)，具有較強(qiáng)的成膜敏感性，能夠降低添加劑的添加量；同時，通過引入不對稱的烯基側(cè)基，可以調(diào)控形成的SEI膜的疏密，提高導(dǎo)鋰能力，降低電池阻抗；烯酸鹽類添加劑的結(jié)構(gòu)可以在SEI的有機(jī)鏈段中引入骨架帶電的導(dǎo)鋰位點(diǎn)，進(jìn)一步提升SEI的導(dǎo)鋰能力，降低電池阻抗；烯酸鹽類添加劑無氟的結(jié)構(gòu)可以防止因脫HF造成的電解液酸度上升，進(jìn)而影響電池的循環(huán)性能和高溫穩(wěn)定性；同時，烯酸鹽類添加劑的加入，可不使用或減少DTD的使用量，進(jìn)而減少了化成產(chǎn)氣，同時具有良好的高溫循環(huán)保持率和容量回復(fù)率。

具體的，一種鋰電池用非水電解液，按重量百分比計(jì)，包含如下組分：

附加電解質(zhì)鹽的重量百分比為0.01-20％，例如為0.01％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％等。