[發明專利]鋰離子電池電解液添加劑、非水電解液及含該電解液的鋰離子電池

在審

• 申請號: 202210715044.7
• 申請日: 2022-06-23
• 公開（公告）號: CN115172876A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 楊天翔;王芳;伊竟廣;胡驥;常美佳;李文涵;徐可心
• 申請（專利權）人: 洛陽理工學院
• 主分類號: H01M10/0567
• 分類號: H01M10/0567;H01M10/0525;H01M10/056
• 代理公司: 洛陽華和知識產權代理事務所(普通合伙) 41203
• 代理人: 劉亞莉

本發明涉及一種鋰離子電池電解液添加劑、非水電解液及含該電解液的鋰離子電池，所述電解液添加劑的結構式為其中R₁選自取代或未取代的C1?C5烷基，取代基為鹵素或三氟甲基；R₂選自取代或未取代的C1?C5烷基、取代或未取代的C2?C5的烯基、取代或未取代的C2?C5的炔基、取代或未取代的硅基中的至少一種，其中，取代基為鹵素或氰基或烯烴基或炔基。本發明在電解液中添加磺酰氟類添加劑，可以降低電池的阻抗，提高電池在高倍率下的性能和循環壽命，顯著改善鋰離子電池的快充和高低溫性能，減少其它類型添加劑的聯合使用，降低電解液和電池成本，表現出良好的實用性和經濟價值。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池的電解液領域，具體涉及一種含磺酰氟的添加劑及含該添加劑的電解液。

背景技術

鋰離子電池自商業化以來，由于其具有高的能量密度、優異的循環壽命和低的自放電率等優勢被廣泛地應用于人們日常的生產與生活中。同時，鋰離子電池作為推動新能源產業發展的壓艙石，是支撐新能源在電力、交通、工業、通信、建筑、軍事等領域廣泛應用的重要基礎。特別地，這些特定領域的需求對鋰離子電池的能量密度、循環壽命、寬溫區適用性、快充能力以及安全性等各個方面提出了更高的要求。

電解液作為鋰離子電池的“血液”系統，與正負極和隔膜之間都有接觸，是正負極之間進行傳輸鋰離子的重要媒介，并與電池的性能息息相關。特別地，鋰離子電池的電化學性能與電極/電解液的界面性質是密切相關的，而通過電解液添加劑對電極的界面化學組分和性質進行修飾是簡單且高效的手段。通過電解液添加劑的設計優化不但可以提高電池的循環壽命，而且還可以改善電池的高低溫性能。

目前大多數的添加劑在電池中通常表現出高的阻抗，導致不能同時兼顧電池的快充和高低溫性能。需要考慮的是，電池在充電過程中的產熱量與電池的內阻相關。電池的內阻越高，電池在高倍率的快充過程中產生的熱量也就越多，電池的使用安全性就會隨之降低。因此要保證電池在盡可能安全的條件下進行快充，就必須使用低阻抗的添加劑以降低電池自身的阻抗，減少電池在快充過程中的產熱量。此外，低的電池阻抗也有利于鋰離子的快速傳輸，促使電池容量的發揮，改善電池在高倍率以及低溫下的電化學性能，并能夠提高電池的循環壽命。更為重要的是，具有多功能添加劑的開發使用可以減少其它功能添加的搭配使用，在兼顧性能的同時進一步降低電解液和電池的成本。

因此，基于上述考慮，有必要開發一種具有多功能的鋰離子電池電解液添加劑及含該添加劑的電解液，該添加劑可以降低電池自身的阻抗，同時兼顧電池在快充、循環壽命和高低溫環境下的性能，并能夠降低電解液和電池的成本。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種鋰離子電池電解液添加劑、非水電解液及含該電解液的鋰離子電池，通過在電解液中添加磺酰氟類添加劑，可以降低電池的阻抗，提高電池在高倍率下的性能和循環壽命，顯著改善鋰離子電池的快充和高低溫性能，同時減少其它類型添加劑的聯合使用，降低電解液和電池成本，表現出良好的實用性和經濟價值。

本發明具體是通過以下技術方案來實現的，依據本發明提出的一種鋰離子電池電解液添加劑，其具有如式Ⅰ所示的結構式：

其中R₁選自取代或未取代的C1-C5烷基，取代基為鹵素或三氟甲基；R₂選自取代或未取代的C1-C5烷基、取代或未取代的C2-C5的烯基、取代或未取代的C2-C5的炔基、取代或未取代的硅基中的至少一種，其中，取代基為鹵素或氰基或烯烴基或炔基。

優選地，所述鋰離子電池電解液添加劑可以選自如下化合物式A-式L中的至少一種：