[发明专利]一种电解液添加剂、含有该添加剂的电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解液添加剂、含有该添加剂的电解液及锂离子电池。

背景技术

目前，商业用锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂、钴酸锂、三元材料、磷酸亚铁锂几种，其充电截止电压一般不超过4.2V，随着科技的进步及市场的不断发展，提升锂电池的能量密度日益显得重要而迫切。除了现有材料和电池的制作工艺改进之外，高电压(5V)正极材料是比较热门的研究方向之一，它是通过提升正极活性材料的充电深度来实现电池的高能量密度。

从结构上来说，目前发现的5V正极材料包括：（1）具有尖晶石结构的锰系氧化物，如LiMn_2-xLi_xO₄、LiMn_2-xM_xO₄等；（2）具有反尖晶石结构的钒系氧化物如LiM_xV_2-xO₄；（3）具有橄榄石结构的复合磷酸盐：LiMPO₄，如LiCoPO₄、Li₃V₂PO₄等。由于反尖晶石结构的材料中，锂离子的化学扩散系数低，因此可逆容量很低，没有太多应用价值，而在LiCoPO₄中，锂离子的脱嵌反应也非常困难，并且限于钴元素的稀缺性，其应用价值也很小，相比之下，尖晶石结构的锰系氧化物及其衍生物具有更好的商业化前景。

但是，在提高正极材料电压的同时，电池的充放电循环等电性能却在下降，一方面原因是新开发的正极材料不够稳定，另一方面即是电解液的匹配问题，常规的电解液在5V高电位下是会在电池正极表面氧化分解的，电解液自身的氧化分解反应同时也会促使正极材料的恶化反应。因此必须开发一种能耐5V高电压的电解液，进而实现锂电池电性能的优良发挥。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种能降低正极的表面活性而抑制电解液的氧化分解，达到提高高电压(5V)锂离子电池的高温储存性能和循环性能的锂离子电池电解液的添加剂。

本发明的另一个目的在于提供一种含有上述添加剂，能有效提高锂离子电池的高温储存性能和循环性能的锂离子电池电解液和锂离子电池。

本发明一种锂离子电池电解液的添加剂所采用的技术方案是：所述添加剂包括3-氰基-6-三氟甲基吡啶（C₇H₃F₃N₂）,其化学分子式如下：

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优化的，所述电解液还包括锂盐和有机溶剂，所述添加剂的使用质量相当于所述锂盐和所述有机溶剂总质量的0. 1%~5%。

优化的，所述锂盐为六氟磷酸锂(LiPF₆)、高氯酸锂(LiClO₄)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、甲基磺酸锂(LiCH₃SO₃)、三氟甲基磺酸锂(LiCF₃SO₃)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiN(CF₃SO₂)₂)、双草酸硼酸酯锂(LiBOB)中的任意一种或是其中的几种混合使用，所述锂盐的浓度为0.5M-1.5M。

优化的，所述有机溶剂为链状和环状碳酸酯类、羧酸酯类、醚类及杂环化合物的一种或多种。

优化的，所述添加剂还包括二氧化碳(CO2)、二硫化碳(CS2)、碳酸亚乙烯酯(VC)、亚乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、亚硫酸乙烯酯(ES)中的一种或多种。

优化的，所述锂离子电池还包括正极和负极，所述正极由锰系氧化物材料制成。

优化的，所述锰系氧化物包括富锂锰系氧化物LiMn_2-xLi_xO₄或掺杂类锰系氧化物LiMn_2-xM_xO₄。

本发明的有益效果是：由于本发明加入了一种可对正极起到保护作用的添加剂，所述添加剂的添加优化了正极/电解液界面，降低正极的表面活性，抑制电解液的氧化分解，另一方面，由于氟元素、氮元素的引入，电解液的高温安全性也明显提高，所以本发明能提高高电压(5V)锂电池的高温储存性能和循环性能。

具体实施方式