[發(fā)明專利]一種高溫型鋰離子電池電解液及鋰離子電池

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• 申請日: 2022-07-27
• 公開（公告）號: CN115207467A
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發(fā)明（設計）人: 梁大宇
• 申請（專利權）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
• 代理公司: 合肥市長遠專利代理事務所(普通合伙) 34119
• 代理人: 劉林

本發(fā)明公開了一種高溫型鋰離子電池電解液及鋰離子電池，涉及鋰離子電池技術領域，包括以下組分：鋰鹽、有機溶劑、成膜添加劑、高溫改善添加劑；其中，所述高溫改善添加劑為具有如下所示結構的苯基重氮鹽類化合物：本發(fā)明以一種新型苯基重氮鹽類化合物作為鋰離子電池電解液添加劑，該類化合物中重氮化合鍵的存在使其能夠優(yōu)先于一般的成膜添加劑在電極材料表面氧化還原成膜，形成的固體電解質膜(SEI)中含有穩(wěn)定的聚苯環(huán)結構以及Si?O結構，從而顯著增強了SEI膜在高溫條件下的熱穩(wěn)定性，抑制了電解液與電極材料之前的副反應，進而有效改善鋰離子電池的高溫循環(huán)和存儲性能。

技術領域

本發(fā)明涉及鋰離子電池技術領域，尤其涉及一種高溫型鋰離子電池電解液及鋰離子電池。

背景技術

鋰離子電池因其具有工作電壓高、比能量大、循環(huán)壽命長及無記憶效應等特點而被人們廣泛地使用，如目前鋰離子電池已經普遍應用于3C消費類電子產品領域，并且隨著新能源汽車的發(fā)展，在動力和儲能領域鋰離子電池也被廣泛地使用，對鋰離子電池的各項性能提出了更高的需求。

鋰離子電池電解液屬于鋰離子電池四大主要材料之一，存在于正負極片材料之間以及隔膜的孔隙中起到鋰離子傳輸?shù)淖饔茫瑢︿囯x子電池的循環(huán)、倍率、安全性等各項性能都有重要的影響。目前商業(yè)化使用的電解液由鋰鹽、溶劑和成膜添加劑組成，其中鋰鹽大多選用六氟磷酸鋰，溶劑大多選用碳酸酯類溶劑，而成膜添加劑種類繁多，它們主要作用原理是在電極材料表面通過電化學氧化還原反應形成固態(tài)電解質界面膜，從而抑制電解液與電極材料發(fā)生界面副反應。但是在55℃以上的高溫環(huán)境條件下，固態(tài)電解質界面膜容易熱解破裂從而導致持續(xù)副反應的發(fā)生以及界面阻抗增大，進而導致鋰離子電池高溫性能劣化嚴重。使用高溫改善電解液添加劑是提高鋰離子電池高溫性能的有效途徑，例如中國專利CN103326065 A公開了一種具有R-CO-CH＝N₂結構的重氮化合物作為電解液添加劑，其中R為C1～C8的烷烴或芳烴，該添加劑能夠提高鈦酸鋰電池高溫存儲和循環(huán)性能。因此，新型重氮化合物作為鋰離子電池電解液添加劑對鋰離子電池的深入影響還有待于進一步的深入研究，有望為改善鋰離子電池高溫性能提供新的解決思路。

發(fā)明內容

基于背景技術存在的技術問題，本發(fā)明提出了一種高溫型鋰離子電池電解液及鋰離子電池，使用一種新型苯基重氮鹽類化合物作為鋰離子電池電解液添加劑，能夠優(yōu)先于一般的成膜添加劑在電極材料表面氧化還原成膜，增強SEI膜在高溫條件下的熱穩(wěn)定性，抑制電解液與電極材料之前的副反應。

本發(fā)明提出的一種高溫型鋰離子電池電解液，包括以下組分：鋰鹽、有機溶劑、成膜添加劑、高溫改善添加劑；其中，所述高溫改善添加劑為具有式(Ⅰ)所示結構的苯基重氮鹽類化合物：

其中，R₁、R₂、R₃各自獨立的選自C1～C6烷烴或苯基；X選自四氟硼酸根、雙草酸硼酸根、二氟草酸硼酸根、雙(三氟甲基)磺酰亞胺根或雙(氟磺酰)亞胺根。

優(yōu)選地，所述苯基重氮鹽類化合物選自以下化合物中的一種或一種以上：

優(yōu)選地，所述苯基重氮鹽類化合物的質量占電解液總質量的0.1～5％；優(yōu)選為0.2～1％。

優(yōu)選地，所述鋰鹽為六氟磷酸鋰、高氯酸鋰、六氟砷酸鋰、四氟硼酸鋰、四氟草酸磷酸鋰、雙草酸硼酸鋰、二氟草酸硼酸鋰、雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰、雙氟磺酰亞胺鋰中的一種或一種以上的組合。

優(yōu)選地，所述有機溶劑為有機碳酸酯、C1～C10烷基醚、亞烷基醚、環(huán)醚、羧酸酯、砜、腈、二腈、離子液體中的至少一種；優(yōu)選地，為碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、二甲醚、二乙醚、己二腈、丁二腈、戊二腈、二甲基亞砜、環(huán)丁砜、1,4-丁內酯、甲酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯及丁酸乙酯中的至少一種。