[发明专利]一种电池电解液正极成膜添加剂及使用该添加剂的电解液和锂离子电池

说明书

本发明提供了一种应用于电池电解液的添加剂，具有如下(I)所示结构，取代基见说明书。本发明还提供了使用此添加剂的电解液和电池。本发明提供的添加剂能够在正极表面形成的稳定的CEI膜，提高电池高电压的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池电解液领域，涉及一种用于锂离子电池电解液的添加剂以及使用此添加剂的电解液和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、工作电压高、自放电小和无记忆效应等优点，被广泛应用于3C、储能和动力电池等领域。更长的循环寿命、更高的能量密度、更快的倍率性能、更宽的使用温度和更低的价格成本等是锂离子电池发展的重要方向。

提升电池能量密度可以通过提升电池充电截止电压实现，例如：提高现有电池体系的工作电压，如LiCoO₂和NMC三元电池体系，其充电电压每提升0.1V，电池比容量提升接近8％，而其能量密度提升近10％；开发新型电池体系。LiCoPO₄(4.8V)、LiNi_0.5Mn_1.5O₄(4.7V)、Li₂CoPO₄F(5.1V)、LiNiPO₄(5.1V)等正极材料可以在高电压下稳定循环。

但当工作电压超过了传统碳酸酯电解液的电化学窗口(4.3V)时，会造成一系列的问题，例如：高电压下电解液容易在正极表面剧烈氧化分解，导致高的界面阻抗和电池容量衰减；高电压下金属阳离子在电解液中的溶解，会造成正极结构破坏，影响电池循环稳定性；溶解在电解液中的金属阳离子会在石墨负极析出为金属枝晶，影响电池安全性。因此，抑制高电压下正极/电解液界面的副反应是提升高电压锂离子电池性能的关键措施。

为抑制高电压下正极/电解液界面的副反应的发生，需要构建一个稳定的正极/电解液界面。目前使用的包括正极保护和电解液添加剂的使用。正极保护，如利用一些无机化合物(AlPO₄，TiO₂，AlF₃等)对正极表面进行包覆，抑制正极材料中金属元素的溶解和高电压下电解液的氧化，但包覆层一般阻抗较高，引起电池极化增加和倍率性能下降。使用电解液添加剂，即使用适配的电解液添加剂，在正极形成良好的界面膜。目前还未见有特别适合用于在正极形成良好的界面膜的电解液添加剂。

因此，有必要对应用于锂离子电池的正极成膜添加剂作进一步的研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电池电解液添加剂，所述电池电解液添加剂具有如下结构式(I)：

其中：

R1、R2独立地选自C1-C20烷基、C2-C20烯基、C1-C20卤代烷基、C2-C20卤代烯基、C6-C20芳基、C6-C20卤代芳基。

本发明提供的结构式(I)所示的化合物，其取代基R1、R2独立地选自C1-C20烷基、C2-C20烯基、C1-C20卤代烷基、C2-C20卤代烯基、C6-C20芳基、C6-C20卤代芳基。

优选的是，所述取代基R1、R2独立地选自C1-C12烷基、C2-C12烯基、C1-C12卤代烷基、C2-C12卤代烯基、C6-C12芳基、C6-C12卤代芳基。

进一步优选的是，所述取代基R1、R2独立地选自C1-C6烷基、C2-C6烯基、C1-C6卤代烷基、C2-C6卤代烯基。

最优选的是，所述取代基R1、R2独立地选自C1-C3烷基、C2-C3烯基、C1-C3卤代烷基、C2-C3卤代烯基。

本发明提供的结构式(I)所示的电池电解液添加剂，适合在电池电解液中用作正极成膜添加剂。