[发明专利]一种三元高电压锂离子电池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，所述添加剂中包括至少一种具有式(Ⅰ)所示结构的氟膦酸类添加剂。本发明还公开了包括正极片、隔离膜、负极片和该三元高电压锂离子电池非水电解液的锂离子电池。本发明中的三元高电压锂离子电池电解液中的氟膦酸类添加剂具有除水除酸的功能，避免六氟磷酸锂遇水或受热反应产生HF、PF₅、HPO₂F₂，H₂PO₃F和H₃PO₄等杂质影响电池性能；同时该类物质与氢氟酸和水反应的的中间体具有良好的成膜性能，本发明通过常规添加剂和氟膦酸类添加剂的协同作用，可有效解决三元高电压锂离子电池的循环性能、高温储存性能和低温放电性能。

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。特别是在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。

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→4.5V→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。

当电解液中含有微量水或高温条件下时，电解质锂盐如六氟磷酸锂与水反应或六氟磷酸锂的热分解，会产生一系列的副产物，如产生HF、PF₅、HPO₂F₂，H₂PO₃F和H₃PO₄等，该类物质对锂离子电池产生不可逆危害，如PF₅为路易斯酸，催化碳酸酯类溶剂的氧化分解，HF会溶解正负极界面钝化膜，导致溶剂在正负极表面氧化分解。

目前，解决上述问题的主要方法是开发新的成膜添加剂，但目前所开发的添加剂或不能除水除酸，或反应中间体不能在正负极材料界面氧化还原形成钝化膜，保护正负极材料，避免溶剂及电解液溶剂的过度反应。因此，需要开发新型添加剂，从而更好的提高三元高电压锂离子电池的电化学性能。

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电解液及其锂离子电池，该三元高电压锂离子电池电解液中的添加剂具有除水除酸的功能，避免六氟磷酸锂遇水或受热反应产生HF、PF₅、HPO₂F₂，H₂PO₃F和H₃PO₄等杂质，影响电池性能。同时该类添加剂与氢氟酸和水反应的中间体具有良好的成膜性能，可有效解决三元高电压锂离子电池的循环性能、高温储存性能和低温放电性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种三元高电压锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包括至少一种具有式(Ⅰ)所示结构的氟膦酸类添加剂：