[发明专利]一种锂离子电池耐高电压电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池非水电解液和应用

说明书

本发明公开了一种锂离子电池耐高电压电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池非水电解液和应用，属于锂离子电池技术领域。本发明的技术方案要点为：一种锂离子电池耐高电压电解液添加剂，该添加剂为含磷碳双键类化合物，其结构式如下：本发明还具体公开了含有该添加剂的锂离子电池非水电解液及其在制备锂离子电池中的应用。本发明的电解液通过添加含磷烯键类添加剂，能够改善锂离子电池的电极电解液界面性质，提高其稳定性，从而提高锂离子电池在高电压下的循环稳定性；能使含有Ni和Mn的高电压正极材料在4.5V以上的高电压下稳定工作，解决了锂离子电池在高电压充放电条件下易分解导致电池循环性能、储存性能、安全性能下降的问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池耐高电压电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池非水电解液和应用。

背景技术

目前已经商业化的锂离子二次电池相比于之前的电池具有比能量高、电压高及循环寿命长等诸多优点。在很多小型设备领域(如：手机、手表等)得到了广泛应用。随着锂离子电池的蓬勃发展，其已经开始被用于电动汽车和混合动力汽车领域。然而，随着大型移动式设备的迅速发展，对锂离子电池的使用寿命、比容量和使用条件提出了更加苛刻的要求，因此进一步发展锂离子电池技术具有重要的意义。

为了满足大型移动式用电设备的需求，发展大比容量的锂离子电池已经迫在眉睫。由于正极材料一直是锂离子电池发展的短板，所以目前来说增大锂离子电池的比容量就是增大正极的比容量。增大正极材料的比容量一般有两种方法，第一就是发展新型的高容量锂离子电池正极材料，这需要广大基础研究工作者的共同努力，其次就是提升锂离子电池的电压，但是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。所以研发一种能使用在高电压电池上，使其循环性能、存储性能及安全性能得到可靠保障的锂离子电池电解液是当务之急。目前广泛接受的有三种方法能解决这个问题，首先是正极材料的包覆，使用惰性的氧化物包覆正极材料，这样能在一定程度上解决电解液分解的问题，但是这种生产工艺过程复杂、设备繁琐且成本提升巨大，同时这种方法也会降低电池的比容量；第二种方法是使用溶剂替代，研发新型的耐氧化溶剂取代现有的碳酸酯类电解液溶剂，例如腈类、砜类及离子液体等，但是这些电解液要么粘度过高，要么与负极的匹配有问题，距离实际应用还很远；第三种方法是使用电解液添加剂原位成膜的方法，这种方法简单且效果明显，是解决这个问题的理想方案。本发明就是发明一种超稳定循环的高电压锂离子电池耐高电压电解液添加剂。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种锂离子电池耐高电压电解液添加剂及含有该添加剂的锂离子电池非水电解液，该锂离子电池非水电解液用于锂离子电池有效解决了锂离子电池在高电压充放电条件下易分解导致电池循环性能、储存性能及安全性能下降的问题。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种锂离子电池耐高电压电解液添加剂，其特征在于：该添加剂为含磷碳双键类化合物，其结构式如下：

其中R₁、R₂、R₃分别为相同或者不同的H、C_1～6链状烷基、C_1～6的含N氨基、C_1～6的含N硝基、C_1～6烯烃基、C_1～6炔烃基、卤素、C_3～8环烷基、C_3～8的含N环烷基、C_6～12芳香基、Si_1～2硅烷基、酯基或者醚基。

优选的，所述R₁、R₂为相同的基团，R₃为H。

优选的，所述添加剂为1-Phosphapropene或1-Methylethylidene phosphine中的至少一种。