[发明专利]一种锂离子电池低阻抗高电压添加剂及非水电解液

说明书

本发明涉及一种锂离子电池低阻抗高电压添加剂及非水电解液，属于锂离子电池技术领域。本发明的锂离子电池低阻抗高电压添加剂，为含硅钛酸酯类化合物。本发明的含硅钛酸酯类化合物用作锂离子电池低阻抗高电压添加剂，在电池的首次充电过程中优先于溶剂分子发生氧化反应，氧化产物固态部分覆盖在正极表面形成一层致密的钝化膜，阻止高电压下正极与电解液的反应。同时由于正极保护膜的主要成分为硅烷氧基化合物，相对于传统的有机保护膜，含硅烷氧基化合物的保护膜的稳定性更好，能够在高电压下保护正极极片，减少正极极片与电解液的氧化作用，从而改善了高电压下电池的循环和存储性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池低阻抗高电压添加剂及非水电解液，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池与其他电池相比，具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度大、充电效率高、无记忆效应和循环寿命长等优点，目前已经成为3C电池和电动汽车动力电池的首选。随着锂离子电池正极材料的不断发展，高电压正极材料越来越受到人们的关注，如高电压钴酸理(4.35V)，高电压三元材料(4.4V)，已经在3C领域(如苹果公司的iphone6，国内小米公司的MI4等通讯产品)得到应用；其他高电压正极材料如：5V镍锰尖晶石(LNMO已经产业化)、富锂高锰层状固溶体(OLO)、磷酸锰锂、磷酸钴锂等，虽然目前并未获得广泛推广应用，但是随着人们对高电压高能量密度电池的需求，预期这些高电压正极材料在未来将会有广泛的应用。

所有的高电压正极材料都面临一个共性的问题—电解液在高电压下的分解问题，如何解决电解液在高电压正极材料表面的氧化分解反应是当前高电压电解液研究面临的核心问题之一。解决了高电压下电解液的稳定性问题，对高电压正极材料的推广应用至关重要。有鉴于此，确有必要提供一种能够改善正极与电解液的接触界面，减弱高电压时正极材料对电解液催化氧化作用的电解液，抑制因电解液分解反应导致的内阻增加问题，从而改善高电压锂离子电池的循环性能和存储性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种锂离子电池低阻抗高电压添加剂，可以改善高电压锂离子电池的循环性能。

本发明还提供了一种非水电解液和一种锂离子电池。

为了实现以上目的，本发明的锂离子电池低阻抗高电压添加剂所采用的技术方案是：

一种锂离子电池低阻抗高电压添加剂，为具有如下式所示结构的含硅钛酸酯类化合物：

其中，R₁、R₂、R₃分别独立地选自碳原子数为1～6的链状烷基、烯烃基、炔烃基，卤素，碳原子数为3～8的环烷基，或者碳原子数为6～12的芳香基。

本发明的锂离子电池低阻抗高电压添加剂，在电池的首次充电过程中优先于溶剂分子发生氧化反应，氧化产物固态部分覆盖在正极表面形成一层致密的钝化膜，起到保护正极的作用，阻止高电压下正极与电解液的反应，抑制了正极过渡金属对电解液的氧化分解作用。同时由于正极保护膜的主要成分为硅烷氧基化合物，相对于传统的有机保护膜，含硅烷氧基化合物的保护膜的稳定性更好，能够在高电压下保护正极极片，减少正极极片与电解液的氧化作用，从而改善了高电压下电池的循环和存储性能。

优选的，R₁、R₂、R₃为相同的基团。

优选的，所述含硅钛酸酯类化合物选自四(三甲基硅氧基)钛(简写TTMS)、四(三乙基硅氧基)钛(简写TTES)、四(三异丙基硅氧基)钛(简写TTPS)、四(三苯基硅氧基)钛(简写TTBS)中的至少一种。