[发明专利]一种高压实高电压钴酸锂锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，公开了一种高压实高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液及锂离子电池。本发明的高压实高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包含具有式(Ⅰ)结构的氟代醚类添加剂。该高压实高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液中的氟代醚类添加剂具有良好的浸润性能和耐氧化性能，可有效解决高压实高电压钴酸锂锂离子电池因正负极片压实密度过大，导致极片和隔膜吸液量不足和活化时间过长，降低钴酸锂电池的循环性能和低温放电性能以及生产效率的问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高压实高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点，被广泛应用于3C数码产品、电动工具、电动汽车、航空航天等领域。随着人们对电池的要求越来越高，轻薄和高能量密度成为电池发展的趋势，尤其是对于3C数码产品而言，如手机电池、平板电脑和摄影设备。

为了提高锂离子电池的能量密度，常用的措施是提高正极材料的充电截止电压，如商业化的钴酸锂电池电压从4.2V→4.35V→4.4V→4.45V→4.48V→4.5V。但正极材料在高电压下会存在一定的缺陷，如高电压正极活性材料在缺锂状态时具有很强的氧化性，电解液很容易被氧化分解，产生大量的气体和热量；此外，高电压正极活性材料在缺锂状态时自身也很不稳定，易发生一些副反应，如释放氧、过渡金属离子溶出等。

此外，还有一种措施是增加正负极片的压实密度，提高单位面积内活性材料的含量，钴酸锂的理论克容量为278mAh/g，实际克容量为134mAh/g，目前商业化的钴酸锂电池中，多数电池企业都通过提高正负极片的压实密度来提高电池的能量密度。通常钴酸锂电芯中，正极片的压实密度为3.5～4.3g/cm³，电池企业通过各种技术，将钴酸锂锂电芯的正极压实密度提高到了4.1～4.3g/cm³的水平。然而，压实密度的提高对极片和隔膜的吸液量、吸液时间造成极大的负面影响，电芯吸液量过少，导致电池后期循环出现跳水等不良现象。

目前大多数电池企业解决极片和隔膜吸液困难的办法是降低电解液的粘度，同时加入新型浸润剂，从而提高电芯中极片和隔膜的吸液量，减小吸液时间。中国专利CN109148960A公开了一种氟代醚类物质，该氟代醚类添加剂加入量占电解液质量的5.0～50.0％时，能够提高电解液在高电压下稳定工作的能力和电解液在低温时的工作能力，提高三元锂离子电池的电化学性能，但本申请发明人通过大量实验发现该专利中的电解液不具备优良的浸润性，不适用于三元锂离子电池性能的改善，特别是氟代醚类添加剂的加入量大于等于5.0％时。

发明内容

本发明为了克服上述背景技术的不足，提供了一种高压实高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液，该高压实高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液中的添加剂具有良好的浸润性能和耐氧化性能，可有效解决高压实高电压钴酸锂锂离子电池因正负极片压实密度过大，导致极片和隔膜吸液量不足和活化时间过长，降低钴酸锂电池的循环性能和低温放电性能以及生产效率的问题。

为了实现上述目的，本发明的高压实高电压钴酸锂锂离子电池非水电解液包括非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包含具有式(Ⅰ)结构的氟代醚类添加剂：

其中，R₁和R₂分别独立地选自烷基和氟代烷基中的任意一种，所述烷基和氟代烷基中碳原子数小于4，碳链可为直链，也可为支链，且R₁所含碳原子数大于R₂所含碳原子数。

优选地，所述具有式(Ⅰ)结构的氟代醚类添加剂选自化合物(1)-化合物(6)中的至少一种：