[发明专利]一种高压镍钴锰三元正极材料的电解液

说明书

本发提供一种高压镍钴锰三元正极材料的电解液以及所述电解液在锂离子电池中的应用。所述电解液包括电解质锂盐、有机溶剂、双功能添加剂和其它添加剂，所述双功能添加剂为1,1,1‑三甲基‑N‑(三苯基正膦亚基)硅烷胺，其既可以除酸除水，又可以在正极成膜，保护正极，减小正极与电解液之间副反应的发生，且阻抗增加较小，所形成的CEI膜热稳定性较好，从而能够有效提高锂离子电池高电压性能和高压下的高温储存性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液技术领域，具体的，涉及一种适用于高压镍钴锰三元正极材料的电解液及其在锂离子电池中的应用。

背景技术

锂离子电池电解液是锂离子电池中的重要组成部分，传统的锂离子电池材料正极采用的是钴酸锂，负极采用的是石墨，提高这类锂离子电池能量密度的方式通常通过提高电池的工作电压来实现，而高的工作电压将会导致电解液的快速分解以及钴酸锂材料结构的破坏，使得电池循环寿命大大降低，很难满足实际使用需求。大量的研究证实，开发高能量密度锂离子电池最有效的途径之一是使用更高容量正极材料替代现有的钴酸锂材料。在此基础上，镍钴锰三元正极材料得到了广泛的研究和发展，相比较于钴酸锂，三元材料由于含有Ni4+/Ni3+、 Ni3+/Ni2+、Co4+/Co3+氧化还原对，毒性较大、价格较昂贵的Co含量相对较少，因此有更高的容量，环境友好以及更低的价格，三元材料被广泛应用于动力电池领域。

要发挥三元材料本身的高容量优势需要提高电池的工作电压。但是，现有的以碳酸酯为溶剂、六氟磷酸锂为锂盐的电解液体系无法满足三元电池高压工作条件需求。在高压工作条件下，传统电池体系正极材料反应活性增加，电解液容易发生氧化反应，从而导致锂离子电池在高电压条件下容量快速衰减，电极/电解液界面稳定性较差，微量水分和游离酸引起电解液中锂盐和溶剂分解严重，正极材料结构破坏，过渡金属离子溶出加剧等一系列问题严重制约着三元锂离子电池工作电压的提升。

为提高三元材料锂电池耐高压(＞4.2V)性能，目前的解决方法有两种：1)通过将三元材料制备成单晶结构，改善三元材料的耐高压性能，但也需要相应的耐高压电解液与之匹配； 2)通过使用一些添加剂，可有效抑制电解液在高电压下的氧化分解。构建优良的电极/电解液界面膜需要研究者开发新的电解液体系，通过向电解液中引入功能添加剂，实现在电极表面构建优良的固体界面膜(SEI膜)，从而在不影响循环寿命的前提下提高电池的工作电压，但是相应的解决方案大多停留在实验室研发阶段，成果大规模应用案例相对较少。目前有部分关于改善三元材料高压性能的电解液添加剂报道，虽然提高了高压下的循环性能，但是由于高温下极片与电解液发生严重副反应，因此高温性能劣化并不能得到有效解决。另一方面，目前报道的添加剂一般只作为除酸除水添加剂加入到电解液中，或者只作为成膜添加剂加入到电解液中，而作为双功能的添加剂则报道比较少。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种适用于高压镍钴锰三元正极材料的电解液以及所述电解液在锂离子电池中的应用。

所述双功能添加剂是指该添加剂具有除酸除水和成膜的双重作用。

为达到上述目的，第一方面，本发明提供一种适用于高压镍钴锰三元正极材料的电解液的双功能添加剂1,1,1-三甲基-N-(三苯基正膦亚基)硅烷胺，其结构如式(I)所示。

第二方面，本发明提供一种高压镍钴锰三元正极材料的电解液，包括电解质锂盐、有机溶剂、双功能添加剂和其它添加剂，所述双功能添加剂为1,1,1-三甲基-N-(三苯基正膦亚基) 硅烷胺。

优选的，所述双功能添加剂为1,1,1-三甲基-N-(三苯基正膦亚基)硅烷胺的质量含量为0.5％～1.5％。