[发明专利]一种三元高电压锂离子电池非水电解液及其锂离子电池

说明书

本发明公开了一种三元高电压锂离子电池非水电解液，包括非水性有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，按在电解液中的质量百分含量，所述添加剂组成为吡啶三氟化硼0.5～2.0％，其它添加剂8.0～18.0％。本发明还公开了使用该电解液的锂离子电池。本发明通过组合的常规添加剂和新型添加剂PBF共同作用，PBF能在负极材料界面还原，形成优良致密的SEI膜，改善动力学性能。同时该新型添加剂中含有硼元素，而该元素具有未成对空轨道，使得该添加剂能够与正负极界面钝化膜上的LiF进行结合，从而溶解LiF，降低循环过程中电池阻抗的增加。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种三元高电压锂离子电池非水电解液及其锂离子电池。

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。在3C数码领域，近几年来移动电子设备特别是智能手机向着更轻、更薄的方向飞速发展，对锂离子电池的能量密度提出了更高的要求。

与商用钴酸锂材料相比，三元材料具有更高的理论和实际克容量，在总舵应用领域中，三元材料越来越受到欢迎。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介质电压，如商业化的三元材料电池电压从4.2V→4.35V→4.4V→4.6V。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，使得电解液很容易被氧化分解，产生大量的气体；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，导致过渡金属离子随着反应的进行脱离晶体进入电解液中催化电解液的分解和损坏活性材料的钝化膜，同时过渡金属锂离子也会占据负极材料表面钝化膜的锂离子迁移通道，阻碍锂离子的迁移，从而影响电池的使用寿命，而当锂离子电池在高温高压状态下使用时，这种负面影响会更明显。

目前，解决上述问题的主要方法是开发新的成膜添加剂，新添加剂需要在正负极材料界面氧化还原形成钝化膜，且形成的钝化膜必须致密良好，富有弹性，能够随着正负极材料在充放电过程中的膨胀收缩而膨胀收缩，而不是裂化，同时具有一定的负极成膜能力，能抑制电解液在负极界面还原分解，从而提高三元高电压锂离子电池的电化学性能。

如中国专利公开号CN108878975A公开了一种电解液以及包括该电解液的二次电池。该申请的电解液包括有机溶剂、电解质盐和添加剂，添加剂包括吡啶-三氟化硼配位化合物和卤代硅烷。不足之处是锂离子电池的性能改善不明显，原因在于该物质成膜强度不大，不能完全成膜覆盖在负极材料界面，从而抑制石墨上活性位点与电解液的反应。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种三元高电压锂离子电池非水电解液及其锂离子电池，该三元高电压锂离子电池非水电解液中的添加剂具有良好的成膜性能，同时该物质能够与钝化膜上的LiF进行结合，起到溶解LiF的作用，从而降低电池在循环过程中阻抗的增加，进而提高高电压锂离子电池的电化学性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种三元高电压锂离子电池非水电解液，包括非水性有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，按在电解液中的质量百分含量，所述添加剂组成为：

吡啶三氟化硼 0.5～2.0％

其它添加剂 8.0～18.0％。

作为本发明的优选实施方式，所述其它添加剂优选为1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、1,3-丙烯磺酸内酯(PST)、己二腈(ADN)、乙二醇双(丙腈)醚(DENE)、碳酸乙烯亚乙酯(VEC)、硫酸乙烯酯(DTD)、丁二腈(SN)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、三(三甲基硅烷)硼酸酯(TMSB)、三(三甲基硅烷)磷酸酯(TMSP)、柠槺酸酐、1-丙基磷酸酐和三丙烯基磷酸酯中的一种或多种。