[发明专利]一种高压实磷酸铁锂电池的电解液添加剂及含有该添加剂的电解液

说明书

本发明公开了一种高压实磷酸铁锂电池的电解液添加剂及含有该添加剂的电解液，其中电解液添加剂包括结构通式为：C₉H₁₉C₆H₄O(CH₂CH₂O)_n‑PO(OH)₂，n＝3‑12；的有机磷酸酯类化合物，还含有碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1，3‑丙烷磺酸内酯、亚硫酸乙酯中的至少一种；该添加剂与电解质、非水有机溶剂以合适的配比一起构成了电解液，具有以下优点：通过添加浸润添加剂后能够降低电解液的表面张力，提高电解液对极片和隔膜的润湿能力和渗透能力，缩短浸润时间，节约生产成本，提高浸润效果，可以降低电池界面阻抗，提高活物质的利用效率，进而提升电池容量、改善放电倍率特性。并且此浸润添加剂具有高耐热稳定性、高化学稳定性和低可燃性等优点，可以提升电解液稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池的电解液领域，尤其涉及一种高压实磷酸铁锂电池的电解液添加剂及含有该添加剂的电解液。

背景技术

随着能源紧张形势的加剧和人类环保意识的提高，为了根治汽车尾气带给环境的影响，电动汽车的研究开发成为世界关注的问题。当前国内占据主要市场份额的两大技术路线-磷酸铁锂电池和三元电池已经分别在纯电动大巴、纯电动乘用车及专用车领域占据主导地位。其中磷酸铁锂电池在能量密度上和三元电池存在较大差距，这直接给磷酸铁锂电池企业产生了极大的压力。

当前越来越多的企业尝试通过提高磷酸铁锂的压实密度来提升电池的能量密度，通常磷酸铁锂电芯中正极的压实密度在2.1-2.2范围(相当于单体电芯能量密度为140Wh/kg)，为提高电芯能量密度，目前企业采用的技术路线是将正极的压实提高至2.4-2.5的水平(相当于单体电芯能量密度150-160Wh/kg)，然而高压实密度磷酸铁锂电池需要面对电池电解液难以浸润极片和隔膜的新问题，这一问题在大容量电芯中尤为突出。

电解液是电池正负极之间起传导作用的离子导体，充放电过程中，在正负极间往返地传输锂离子。电解液对电池的充放电性能(倍率高低温)、寿命(循环储存)、温度适用范围都有着比较大的影响。对锂电池进行拆解分析时，我们会发现循环性能不太好的电池往往与电解液对极片的浸润效果不好有关。电解液浸润效果不好时，离子传输路径变远，阻碍了锂离子在正负极之间的穿梭，未接触电解液的极片无法参与电池电化学反应，同时电池界面电阻增大，影响锂电池的倍率性能、放电容量和使用寿命。

传统电池电解液普遍采用环状碳酸酯和链状碳酸酯的溶剂组合，电解液粘度偏高，极片为无机陶瓷材料，吸收有机电解液的能力有限且耗时，容易影响电池容量的正常发挥和降低电池循环寿命。

开发浸润性良好且在大电池中快速浸润的电解液可以有效缩短电池注液时间，并提高电池的循环等电性能。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种高压实磷酸铁锂电池的电解液添加剂及含有该添加剂的电解液，对锂离子电池的正负极活性材料和隔膜具有良好的浸润性，电解液与正、负极活性材料的接触电阻减小，电解液在电池中可快速达到稳定均匀分布的状态，从而有效提高电池的循环寿命。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高压实磷酸铁锂电池的电解液添加剂，包括有机磷酸酯类化合物，所述有机磷酸酯类化合物在所述电解液添加剂组成中的重量百分含量为5-60％；所述有机磷酸酯类化合物的结构通式为：

n＝3-12。

在一些实施方式中，所述碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯或1，3-丙烷磺酸内酯、亚硫酸乙酯中的至少一种，总重量为所述电解液添加剂的40-95％。