[發明專利]一種含氟代烷基硼酸酯化合物的電解液及由該電解液組成的電池

在審

• 申請號: 202210352711.X
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114665152A
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 孫春勝;朱少華;申海鵬;郭營軍;李新麗;頓溫新;賴定坤
• 申請（專利權）人: 香河昆侖新能源材料股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0566
• 分類號: H01M10/0566;H01M10/0525;H01M10/0567;H01G11/64
• 代理公司: 北京專贏專利代理有限公司 11797
• 代理人: 于剛

本發明公開了一種含氟代烷基硼酸酯化合物的電解液及由該電解液組成的電池。所述電解液包括電解質，有機溶劑和如式Ⅰ所示的含氟代烷基硼酸酯化合物。本發明所述電解液通過添加式Ⅰ所示化合物，在電池中使用時，所得電池的多方面性能均得以提升，本發明所得電池中常溫下3C放電率在3C充電率在79.5%以上，?20℃下1C放電率在80.8%以上，常溫循環800次3C充電/1C放電循環的容量保持率在82.6%以上，45℃高溫3C充電/1C放電循環的800次容量保持率在81.8%以上，綜合性能優異。

技術領域

本發明屬于電化學儲能技術領域，具體涉及一種含氟代烷基硼酸酯化合物的電解液及由該電解液組成的電池。

背景技術

目前，鋰電池產業中所使用的有機電解質材料主要是烷基碳酸酯類化合物和LiPF₆鋰鹽體系，高溫(60℃以上)下其性能大大下降，而如電動汽車用動力電池要求更高的工作溫度范圍(約為-30至80℃)；而且，烷基碳酸酯類有機電解質材料具有很高的可燃性，因此安全性存在巨大的隱患；尤其是在混合動力和全電汽車應用領域，長期循環問題和安全性是制約這些材料實際應用的重要因素。

電解液是鋰離子電池的重要組成部分，它在正負極之間起著傳輸鋰離子的作用。電池的安全性，充放電循環，工作溫度范圍和電池的充放電容量等都與電解液的電化學性能有重要的關系。電解液中傳統的功能成分對于延長電池的使用壽命起到了關鍵的作用，但是對于延緩或抑制鋰枝晶的產生沒有長期有效的措施，這就極大的影響了電池的安全性能和充放電循環的使用壽命。

CN106033824B公開了含有三(三甲基硅基)硼酸酯的電解液，含有該電解液的高電壓鋰離子電池具有優異的常溫循環性能、高溫循環性能、高溫存儲性能和低溫放電性能。然而這一物質的氧化電位較低，難以滿足電池對4.3V以上電壓下穩定充放電的需求。

電池對高能量密度的需求和高溫高電壓穩定性的要求越來越高，因此開發一種提高電池在4.3V以上電壓下穩定循環的電解液至關重要。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含氟代烷基硼酸酯化合物的電解液及由該電解液組成的電池。

一種含氟代烷基硼酸酯化合物的電解液，所述電解液包括電解質，有機溶劑和如式I所示的含氟代烷基硼酸酯化合物：

所述電解質包括XClO₄、XPF₆、XBF₄、XTFSI、XFSI、XBOB、XODFB，XCF₃SO₃或XAsF₆中的任意一種或至少兩種的組合；其中，X為Li，Na或K。

所述有機溶劑包括碳酸酯、羧酸酯、氟代羧酸酯、丙酸酯、氟醚或芳香烴中的任意一種或至少兩種的組合。

所述碳酸酯包括鹵代碳酸酯和/或非鹵代碳酸酯；所述非鹵代碳酸酯包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯或碳酸甲乙酯中的任意一種或至少兩種的組合；所述鹵代碳酸酯包括氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、雙氟碳酸丙烯酯、三氟代乙酸乙酯、三氟乙基甲基碳酸酯、三氟甲基碳酸乙烯酯、4-三氟代甲基碳酸乙烯酯、氯代碳酸乙烯酯、二(2,2,2-三氟乙基)碳酸酯、三氟丙酸甲酯、3,3,3-三氟代乙酸乙酯、2-三氟甲基苯甲酸甲酯、4,4,4-三氟丁酸乙酯或1,1,1,3,3,3-六氟異丙基丙烯酸酯中的任意一種或至少兩種的組合。

所述羧酸酯包括鹵代羧酸酯和/或非鹵代羧酸酯；所述非鹵代羧酸酯包括丁酸丙酯、乙酸丙酯、乙酸異丙酯、丙酸丁酯、丙酸異丙酯、丁酸乙酯，丙酸甲酯、丙酸乙酯或丙酸丙酯中的任意一種或至少兩種的組合；所述鹵代羧酸酯包括氟代丁酸丙酯、氟代乙酸丙酯、氟代乙酸異丙酯、氟代丙酸丁酯、氟代丙酸異丙酯、氟代丁酸乙酯，氟代丙酸甲酯、氟代丙酸乙酯或氟代丙酸丙酯中的任意一種或至少兩種的組合。

所述氟醚為碳原子數為7個以下的氟醚。