[发明专利]一种高温高压安全性锂离子电池电解液以及锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体公开了一种高温高压安全性锂离子电池电解液以及锂离子电池。本发明的锂离子电池电解液包括锂盐、非水有机溶剂、添加剂，所述添加剂包括异氰酸酯类添加剂、成膜添加剂和氟代阻燃添加剂。所述锂离子电池电解液通过添加第一类异氰酸酯类添加剂和第二类成膜添加剂，能够在电极材料表面形成稳定的SEI膜，既有利于离子传导又能够抑制电解液的分解；添加第三类氟代阻燃剂，F原子既可以在电极界面成膜，又可以减小分子间作用力，降低其粘度，改善电解液的电导率。各组分协同作用，使得电池在高电压下具有良好的高温存储性能、常温循环性能以及高温循环性能，且无安全隐患。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是涉及一种高温高压安全性锂离子电池电解液以及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度大、放电电压高、循环寿命长、易于维护保养等优点，已经牢固占据了移动电子设备等领域的大部分市场份额。经过安全性能和功率性能改进的锂离子电池同样是未来电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)和军用装备的理想电源。

然而，电解液一般由高纯度有机溶剂、电解质锂盐以及必要的添加剂构成。在高温条件下，锂离子二次电池的正负极反应活性进一步增强，导致锂离子电池的正负极与电解液之间发生反应，产生气体，锂离子电池膨胀。这不仅会损坏锂离子电池，同时也会损坏电池设备，甚至造成电池内部短路或电池包装破裂，可燃性电解液泄露，发生火灾。因此，解决电解液的分解以及锂离子电池胀气问题迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种高温高压安全性锂离子电池电解液以及锂离子电池，所述电解液中各组分相互之间的协同作用使得锂离子电池在高电压下具有良好的高温存储性能、常温循环性能以及高温循环性能。

为达到本发明的目的，本发明的高温高压安全性锂离子电池电解液包括锂盐、非水有机溶剂、添加剂，其中，所述添加剂包括异氰酸酯类添加剂、成膜添加剂和氟代阻燃添加剂。

优选地，所述异氰酸酯类添加剂包括式I和式II结构所示化合物：

所述式I和式II中，R₁、R₂分别独立地表示氢原子、碳原子、氮原子、氧原子、硫原子、磷原子或卤素原子，或被氢原子、氮原子、氧原子、硫原子、磷原子和卤素原子取代的碳原子数1～20的有机基团。

优选地，所述异氰酸酯类添加剂选自1-异氰酸酯乙烷、1-异氰酸酯丙烷、2-异氰酸酯丙烷、五氟苯基异氰酸酯(PFPI)、甲代亚苯基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯和四亚甲基二异氰酸酯中的一种或多种。

进一步优选地，所述异氰酸酯类添加剂的添加量为电解液质量的0.5-10.0％，例如0.5-5.0％，又如1.0-2.0％。

本发明中，所述成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯、丙烯腈、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、1,4-丁烷磺酸内酯、甲基磺酸乙酯、甲基磺酸丁酯、硫酸乙烯酯(DTD)、亚硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、二甲基亚硫酸酯、二乙基亚硫酸酯中的一种或多种；优选地，所述成膜添加剂的添加量为电解液质量的3.0-15％。

本发明中，所述氟代阻燃添加剂选自三(2,2,2-三氟乙基)亚磷酸酯、二(2,2,2,-三氟乙基)甲基磷酸酯、六氟环三磷腈、三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯(TFEP)中的一种或多种；优选地，所述氟代阻燃添加剂的添加量为电解液质量的2.0-15％。