[发明专利]一种用于高电压体系的锂离子电池电解液

说明书

本发明提供了一种用于高电压体系的锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐与添加剂；所述的添加剂包括三甲基硅烷环状磷酸酯类化合物；其中，R1为氢原子、卤素原子、烷基、烯烃基、氰基或卤代烷的至少一种，R2为氢原子、卤素原子、烷基、烯烃基、氰基或卤代烷中的至少一种。本发明所述的用于高电压体系的锂离子电池电解液采用二氟磷酸锂和三甲基硅烷环状磷酸酯类化合物作为电解液复合功能添加剂，通过三甲基硅烷环状磷酸酯类化合物和二氟磷酸锂的协同效应,在锂离子电池的正极表面能形成致密且稳定的保护膜(CEI膜)，从而有效的改善了高电压下锂离子电池的高温存储性能和高温循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其是涉及一种用于高电压体系的锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子电池是上个世纪九十年代发展起来的一种二次电池，具有寿命长、比能量大、安全环保等特点,其为一种新一代绿色环保电池。近年来，锂离子动力电池已成为新能源领域研究的热点。

随着电动汽车市场的不断发展，提升锂离子电池能量密度的需求日益迫切，提高锂离子电池的工作电压是一种有效提升其能量密度的方法。目前，一般锂离子电池的充电截止电压在4.2V左右，更高的充电截止电压对锂离子电池电解液的综合性能要求也将更高(尤其当正极材料为高镍三元材料时)。因此，开发适合高电压体系的功能电解液是研发高比能电池的重要基础。

近年来，提高锂离子电池的工作电压已成为提升其能量密度必不可少的选择。使用高镍三元正极材料的锂离子电池具有比容量较高、能量密度高、环境友好和成本低等优势，在电动车、大型储能装置等领域极具应用前景。但高压条件下，高镍三元正极材料结构稳定性较差，易发生过渡金属离子溶出、释氧等负面现象；高电压时，高镍正极三元材料深度脱锂，此时正极材料具有非常强的氧化性，如与电解液接触，可能会使电解液发生氧化分解，生成大量副产物。以上现象都会导致锂离子电池的性能发生劣化。当锂离子电池处于高温环境中时，上述副作用将更严重；此外，高温还可能会导致电解液发生分解，产生HF等副产物，而HF会腐蚀正极活性物质，使过渡金属溶出，严重劣化锂离子电池的性能。因此，高电压锂离子电池对电解液的综合性能要求非常高，研发适合高电压锂离子电池的功能电解液迫在眉睫。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于高电压体系的锂离子电池电解液，电解液中所用的添加剂具有优良的成膜特性，能够同时在正负极表面形成稳定且致密的钝化膜，防止电解液在正负极表面发生分解；所述电解液添加剂还可吸收电解液中的HF，防止HF腐蚀正极活性物质。所述电解液能明显的改善高电压下，锂离子电池的高温循环性能和高温存储性能。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于高电压体系的锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐与添加剂；

所述的添加剂包括三甲基硅烷环状磷酸酯类化合物；

所述的三甲基硅烷环状磷酸酯类化合物的通式如下：

其中，R₁为氢原子、卤素原子、烷基、烯烃基、氰基或卤代烷的至少一种，R₂为氢原子、卤素原子、烷基、烯烃基、氰基或卤代烷中的至少一种。

进一步，所述的三甲基硅烷环状磷酸酯类化合物为所述的三甲基硅烷环状磷酸酯类化合物为化合物(1-A)、化合物(1-B)、化合物(1-C)、化合物(1-D)、化合物(1-E)或化合物(1-F)中的至少一种，所述的化合物(1-A)、化合物(1-B)、化合物(1-C)、化合物(1-D)、化合物(1-E)与化合物(1-F)的化学式分别如下：

进一步，所述的卤代烷的碳原子数为1-10。