[发明专利]一种高电压下使用的高镍锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明属于电池技术领域，公开了一种高电压下使用的高镍锂离子电池电解液及锂离子电池。本发明所述高电压下使用的高镍锂离子电池电解液包括非水有机溶剂、电解质、结构式1所示的第一类添加剂和第二类含磷锂盐添加剂和第三类含硫酯类添加剂。本发明的电解液中，结构式1所示的第一类添加剂通过与过渡金属离子的螯合作用稳定电极和电解液界面，保护正极材料，减小正极与电解液的副反应，以达到改善高温性能的目的。第二类含磷锂盐添加剂可在负极表面形成稳定的SEI膜，减小界面阻抗和极化反应，改善了电池的循环性能和库伦效率。第三类成膜添加剂可形成以含硫无机物为主的SEI膜，提高SEI膜耐高温性能，抑制产气。

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下使用的高镍锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

近年来，伴随电子设备的高性能化、以及锂离子电池在驱动用车载电源、固定用大型电源中的应用，电池领域对于所采用的二次电池的综合性能要求越来越高，要求以高水平实现二次电池特性的高性能化，例如高容量化、高温保存特性、循环特性等的提高。此外，提高锂离子能量密度也是车载电源、固定用大型电源的发展趋势，而发展高电压三元正极材料是提高锂离子能量密度的有效途径，但随着正极材料中镍含量的增加，克容量的增加，随之带来的是结构不稳定，循环过程中阻抗增加过快，容量迅速衰减，以及高温存储容易产气等缺陷，严重时甚至会发生安全事故。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的需求，克服上述背景技术的不足，提供一种高电压下使用的高镍锂离子电池电解液。

为达到本发明的目的，本发明所述高电压下使用的高镍锂离子电池电解液包括非水有机溶剂、电解质、结构式1所示的第一类添加剂和第二类含磷锂盐添加剂和第三类含硫酯类添加剂：

其中，R₁选自碳原子数1-10的烷基、碳原子数2-10的烯基，R₂、R₃、R₄分别独立地选自碳原子数1-10的烷基、碳原子数1-10的烷氧基、碳原子数2-10的烯基、碳原子数6-10的芳烷基。

根据本发明的一些实施例，所述结构式1所示的第一类添加剂为化合物1-10中的一种或多种：

优选地，所述结构式1所示的第一类添加剂在电解液中的质量百分比为0.1％-5％。

进一步地，所述第二类含磷锂盐添加剂选自二氟磷酸锂、四氟磷酸锂、三草酸磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂中的一种或多种。

优选地，所述第二类含磷锂盐添加剂在电解液中的质量百分比为0.01％-5％。

进一步地，所述第三类含硫酯类添加剂选自硫酸乙烯酯、硫酸丙烯酯、丙烷磺酸内脂、丁烷磺酸内脂、丙烯磺酸内脂、丁烯磺酸内酯、甲烷二磺酸乙烯酯中的一种或多种。

优选地，所述第三类含硫酯类添加剂在电解液中的质量百分比为0.2％-5％。

进一步地，所述非水有机溶剂选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸丙乙酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯、丙酸丁酯、丁酸丁酯、氟代碳酸乙烯酯、二氟代碳酸乙烯酯、氟代甲酸乙酯、氟代乙酸乙酯、氟代甲酸丙酯、氟代丙酸丙酯、氟代甲酸丁酯、氟代乙酸丁酯、二甲基砜、环丁砜、1,1,2,2-四氟乙基-2,2,3,3-四氟丙基醚、1,1,2,2-四氟乙基2,2,3,3-四氟丙基醚中的一种或多种。

优选地，所述非水有机溶剂在电解液中的质量百分比为50～90％。