[发明专利]高电压锂离子电池电解液及长循环寿命高电压锂离子电池

说明书

本发明属于电池技术领域，公开了一种高电压锂离子电池电解液及长循环寿命高电压锂离子电池。本发明的高电压锂离子电池电解液包括非水有机溶剂、电解质、成膜添加剂，其中成膜添加剂中含有负极成膜添加剂和结构为的含磷酯类添加剂。该电解液中，结构式1所示的含磷酯类添加剂的HOMO能量高于碳酸乙烯酯，在三元材料表面优先发生氧化反应形成稳定致密的CEI膜，减少了电解液在电极表面的氧化反应；同时在负极表面形成的阻抗较小的界面膜，改善了电池内部的动力学特性，提升了电池的循环寿命。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体是涉及一种高电压锂离子电池电解液及长循环寿命高电压锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛的研究与应用。目前，锂离子电池在动力汽车和混动汽车领域的应用对其能量密度提出了更高的要求。目前商品化的高容量锂离子电池的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍锰酸锂、三元材料等，其中提高电池的截止电压被认为是提高能量密度的有效方法。然而在高电压下晶体结构被破坏，过渡金属离子脱离晶格进入溶剂体系，这种独特的溶剂化结构会对碳酸酯溶剂和六氟磷酸根造成严重的破坏，从而造成电池容量的严重损失甚至“循环跳水”。因此发展高电压锂离子电池需要更稳定的高电压电解液，防止剧烈的溶剂分解反应。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种高电压锂离子电池电解液，有效解决高电压锂离子二次电池的容量衰减以及循环性能差的问题。

为达到本发明的目的，本发明的高电压锂离子电池电解液包括非水有机溶剂、电解质、成膜添加剂，其中成膜添加剂中含有负极成膜添加剂和结构式1所示含磷酯类添加剂：

结构式1中，R₁、R₂、R₃分别独立选自氟原子、碳原子数1～10的烷基、碳原子数2～7的烯基、碳原子数6～10的芳烷基、氧烷基、硅烷基、羰基、羧基、碳酸酯基、氟代氧烷基、氟代硅烷基、氟代芳烷基，且R₁、R₂、R₃中至少含一个氟原子。

优选地，所述碳原子数1～10的烷基为甲基、乙基、丙基、环己基；所述碳原子数6～10的芳烷基为苯基、甲苯基、二甲苯基、苯乙基、环己基苯基。

更优选地，所述结构式1所示含磷酯类添加剂为化合物1-8中的一种或多种：

进一步优选地，所述结构式1所示含磷酯类添加剂在电池电解质溶液中的质量百分比为0.5％-4％，例如0.8％-1.2％。

进一步地，所述负极成膜添加剂选自碳酸亚乙烯酯(VC)、硫酸乙烯酯(DTD)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、二氟磷酸锂(LiDFP)、二氟草酸磷酸锂(LiDFOP)、四氟硼酸锂(LiBF₄)、二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、碳酸亚乙烯亚乙酯(VEC)、丁二腈(SN)、己二腈(ADN)、乙二醇双(丙腈)醚(DENE)、亚磷酸三苯酯中的至少两种。

优选地，所述负极成膜添加剂为碳酸亚乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯和丁二腈，或碳酸亚乙烯酯和丁二腈，或硫酸乙烯酯和丁二腈，或二氟磷酸锂和丁二腈，或氟代碳酸乙烯酯和丁二腈。