[发明专利]一种电解液添加剂、含有该添加剂的高电压电解液和电池

说明书

本发明的目的在于提供一种电解液添加剂和含有该添加剂的高电压电解液和电池；属于锂离子电池技术领域。所述电解液添加剂为有机磷酸锂、有机硫酸锂类衍生物。本发明向常规电解液中加入1％左右的添加剂制得高电压电解液，使得电解液具有高氧化电位(4.5V以上)，进而能匹配高电压正极材料，这为得到高能量密度的锂离子电池提供了必要条件，且该添加剂的加入，有助于形成稳定的SEI膜，从而能延长电池的循环性能。本发明电解液添加剂结构设计合理，制备方法简单，所得产品性能优良，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及电池领域，特别提供一种电解液以及包括该电解液的电池。

背景技术

目前锂离子电池是电动汽车最佳电源选择方案，电解液是锂离子电池的重要组成部分，决定着电池的容量、寿命及放电倍率。电解液由锂盐、溶剂及添加剂构成，传统电解液采用六氟磷酸锂作为主体锂盐，六氟磷酸锂分解温度低、低温导电性差，限制了锂离子电池在电动汽车领域的应用。

锂离子电池的电压越高，电池的能量密度也越高，但同时，正负极片与电解液的反应活性也会大大增强，造成电池加速衰减，循环寿命显著降低等问题。特别是当电池在高温条件下使用时，电解液与阴极、阳极表面反应活性在高温作用下进一步加剧，电解液的氧化还原反应加剧，伴随着大量副反应的发生，产生气体，导致电池膨胀。这不仅导致电池损坏，同时也加大了电池的安全风险，因此需要有效的技术，解决电解液在高温、高电压条件下分解，电池气胀的问题。

在实际使用中，虽然添加剂能解决电解液分解及电池气胀的问题，但添加剂反应生成的正负极表面保护膜(SEI膜)可能由于阻抗过大而导致电池性能受到影响；特别是高温循环中电池阻抗增加过快，往往对电池循环带来非常不利的影响；而改善循环性能带来厚实的SE(I膜在高温条件下常发生副反应导致锂离子二次电池在高温下具有安全隐患。因此兼顾高温存储性能、循环性能和安全性能一直是业界共同努力的方向。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

为解决电解液在高温和高电压条件下与正极、负极加剧反应，造成电池气胀、自放电和容量迅速衰减等问题，本申请人在研究中发现：当电解液中同时包括有机磷酸锂类化合物和有机硫酸锂类化合物时，可同时提高电解液在高电压条件下的高温存储性能、循环性能和高温安全性，从而完成本申请。

本申请的目的在于提供一种电解液，包括有机溶剂、电解液盐和添加剂，所述添加剂包括有机磷酸锂类化合物和/或有机硫酸锂类化合物。

本申请的另一目的在于提供一种锂离子二次电池，包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料的负极片、隔离膜和本申请所提供的电解液。

本申请的技术方案至少具有以下有益的效果：

当本申请所述电解液中同时包括有机磷酸锂和有机硫酸锂化合物时，可同时提高锂二次电池在高电压条件下的高温存储性能、高温循环性能和高温安全性。有机磷酸锂化合物添加到电解液中可以在阴极成膜，可显著提升电池在高电压体系下的高温循环性能。有机硫酸锂化合物在充电和放电过程中分解，在阳极表面形成具有低电阻和改善耐久性的牢固SEI膜从而可以提高二次电池在高电压体系下的高温存储稳定性。因此，本发明中两类化合物配合使用，在正极、负极表面均能够形成低电阻保护膜，不仅可显著改善二次电池在高电压下的循环性能，同时可显著改善高温存储性能；并且还可提高二次电池在高电压下的高温安全性能。

本发明所述电解液添加剂，其特征在于，所述的有机磷酸锂类化合物具有如式I所示的结构通式：

其中，R₁选自取代或未取代的C₁～C₁₂烷烃、取代或未取代的C₂～C₁₂烯烃、取代或未取代的C₆～C₁₆芳基。