[发明专利]锂离子二次电池的电解液及其应用

说明书

本发明公开了锂离子二次电池的电解液及其应用。其中，该锂离子二次电池的电解液包括：有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂中包括如式I所示结构式的硼酸酯化合物，n的取值范围为0、1、2、3、4。该电解液可以更好地适用于低钴或无钴正极材料，在充放电过程中能够形成稳定的SEI膜，可以有效地抑制电解液在电极材料表面的反应，抑制正极材料金属的溶出，提高锂离子电池的高温循环和存储性能，抑制高温存储时的产气，从而提高电池的综合性能，

技术领域

本发明属于电池领域，具体而言，涉及锂离子二次电池的电解液及其应用。

背景技术

近年来，应用于汽车上的锂离子电池产业蓬勃发展，为了满足电动汽车长时间工作、高续航里程、可在高温及低温环境正常使用、可快速充电以及具有较长使用寿命的要求，需要开发具有更高能量密度、更优异的高温循环、存储性能及低温倍率性能的锂离子二次电池。而电解液的电化学稳定性对锂离子二次电池的高温循环、储存、低温充放电性能有着显著的影响，因此，改善电解液的组成，使正负极上能够形成高温稳定和循环稳定的SEI膜，对提高电芯在高温和低温下的综合性能具有十分重要的意义。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题。为此，本发明的一个目的在于提出锂离子二次电池的电解液及其应用，以提高锂离子电池的高温循环和存储性能，抑制高温存储时的产气，从而提高电池的综合性能。

本申请主要是基于以下问题提出的：

目前商品化锂离子动力电池所用正极多为高镍含量的三元正极材料(LiNi_xCo_yMn_ZO₂，LiNi_XCo_1-XO₂)，而近年来由于全球钴金属资源的稀缺性，无钴正极材料(LiNi_XMn_1-XO₂)成为研究的热点。然而，由于不含有钴金属，这种正极材料在高温下结构不稳定，表面容易发生不可逆相变、释氧，生成不导电的NiOx化合物；并且，在循环过程中，Ni、Mn金属离子容易发生溶出，在负极表面还原，提高阻抗；此外，正极中高价态的Ni⁴⁺容易与电解液发生催化氧化反应，导致产气，降低循环寿命。

为此，根据本发明的第一个方面，本发明提出了一种锂离子二次电池的电解液。根据本发明的实施例，该电解液包括：有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂中包括如式I所示结构式的硼酸酯化合物，n的取值范围为0、1、2、3、4，

进一步地，所述硼酸酯化合物的添加量为所述电解液总质量的0.01～5wt％。

进一步地，式I所示结构式中的碳原子上含有卤素取代基。

进一步地，所述硼酸酯化合物包括

进一步地，所述添加剂进一步包括碳酸亚乙烯酯。

进一步地，所述有机溶剂包括如式II所示结构式的砜类化合物，n的取值范围为0、1、2、3、4，

进一步地，所述砜类化合物的添加量为所述有机溶剂总质量的1～20wt％。

进一步地，所述砜类化合物包括：

进一步地，所述有机溶剂包括环状碳酸酯和/或链状碳酸酯，所述环状碳酸酯为选自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和γ-丁内酯中的至少一种；所述链状碳酸酯为选自碳酸二甲酯、碳酸丁烯酯、二乙基碳酸酯、二丙基碳酸酯、碳酸甲乙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、甲酸甲酯、甲酸乙酯、甲酸丙酯、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯和丙酸丙酯中的至少一种。