[发明专利]一种电解液添加剂及应用了该添加剂的锂离子电池

说明书

技术领域

本申请涉及一种电解液添加剂，属于锂离子电池领域。

背景技术

近年来，随着智能电子产品的快速发展，对锂离子电池的续航能力提出了更高的要求。为了提高锂离子电池的能量密度，开发高电压锂离子电池是有效方法之一。

目前，工作电压在4.35V以上的锂离子电池已成为众多科研单位和企业研究的热点。然而在高电压下，正极材料的氧化活性升高、稳定性下降，导致非水电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，进而分解产生气体。同时，正极活性材料中的过渡金属元素(如镍、钴、锰等)会发生还原反应而溶出，从而引起锂离子电池电化学性能进一步恶化。目前主要的解决方法是向电解液中加入成膜添加剂。这些添加剂能够在正极成膜，但会造成界面阻抗增加，导致电池中锂离子迁移扩散动力学性能降低，进而使得电池的倍率及循环性能衰减。

因此，确有必要开发一种在高电压下仍能使锂离子电池保持良好循环寿命、低温放电特性和高温存储特性的电解液添加剂。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种电解液添加剂，该添加剂用于锂离子电池，能使锂离子电池在高电压下仍保持良好的循环寿命、低温放电特性和高温存储特性。

所述电解液添加剂，其特征在于，所述添加剂包括多腈基化合物和含硼锂盐；

所述多腈基化合物包含具有结构式I所示的化合物、具有结构式II所示的化合物中的至少一种：

结构式I

其中，A₁₁和A₁₂是碳原子数为1～10的基团；A₁₁、A₁₂独立地选自直链亚烃基、含有氧和/或卤族元素的直链基团、具有饱和支链的亚烃基、含有氧和/或卤族元素且具有饱和支链的基团中的一种；

结构式II

其中，A₂₁、A₂₂、A₂₃和A₂₄是碳原子数为1～10的基团；A₂₁、A₂₂、A₂₃、A₂₄独立地选自亚烃基、含有氧和/或卤族元素的基团。

优选地，所述结构式I中A₁₁和A₁₂是碳原子数为1～8的基团。

优选地，所述多腈基化合物选自具有结构式I所示的化合物、具有结构式II所示的化合物中的至少一种。

所述亚烃基，是烃类化合物分子上失去任意两个氢原子所形成的基团。烃类化合物包括烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃以及芳香烃。所述直链亚烃基，是指不含有支链的亚烃基。所述具有饱和支链的亚烃基，是指带有支链且支链上不含不饱和键的亚烃基。

所述含有氧的基团，是指任意醛类化合物、醚类化合物、脂类化合物、醇类化合物，失去两个氢原子所形成的基团。所述含有氧的直链基团，是指任意直链的醛类化合物、醚类化合物、脂类化合物、醇类化合物，位于分子链两端的碳原子和/或氧原子各失去一个氢原子所形成的基团。优选地，所述含有氧的直链基团，选自-A-O-或-A-O-A-，A为直链亚烃基。进一步优选地，所述含有氧的直链基团，选自-A-O-或-A-O-A-，A为直链亚烷基。所述含有氧且具有饱和支链的基团，是指带有支链且支链上不含不饱和键的含有氧的基团。

所述含有卤族元素的基团，是亚烃基上至少一个氢原子被卤族元素取代所形成的基团。所述含有卤族元素的直链基团，是直链亚烃基上至少一个氢原子被卤族元素取代所形成的基团。所述含有卤素且具有饱和支链的基团，是指具有饱和支链的亚烃基上至少一个氢原子被卤族元素取代所形成的基团。

所述含有氧和卤族元素的基团，是含有氧的基团上至少一个氢原子被卤族元素取代所形成的基团。所述含有氧和卤族元素的直链基团，是含有氧的直链基团上至少一个氢原子被卤族元素取代所形成的基团。

本申请所述的三腈/四腈化合物能促使含硼锂盐在正极表面形成固体电解质相界面膜(Solid Electrolyte Interface，简称SEI膜)，且成膜阻抗更小。三腈/四腈化合物能够与正极界面膜(Cathode Electrode Interface，简写为CEI膜)形成多齿螯合作用，提高CEI膜的稳定性，从而提高锂离子电池高电压下循环和存储性能。

所述含硼锂盐为含有硼元素的有机锂盐和/或无机锂盐。