[发明专利]电解液添加剂、电解液和锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液添加剂，包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为含硼或含磷类添加剂，所述添加剂B为具有式Ⅰ至Ⅳ所示结构式的化合物中的至少一种。另外，本发明还涉及一种电解液和一种锂离子电池。相比于现有技术，本发明的电解液添加剂/电解液在电极表面成膜性能优良，使得锂离子电池在高电压下保持良好的循环性能和高温存储性能，并且兼顾低温放电性能和倍率性能等动力学性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种电解液添加剂、电解液和锂离子电池。

背景技术

随着用电设备对锂离子电池容量要求的不断提高，人们对锂离子电池能量密度提升的期望越来越高，特别是智能手机、平板电脑、笔记本电脑等各种便携设备，对体积小、待机时间长的锂离子电池提出了更高的要求。因此，发展高能量密度的锂离子电池是锂电池行业的重要研发方向。

为了设计高能量密度的锂离子电池，除了对其空间利用率的不断优化，提高电池正负极材料的压实密度和克容量，使用高导电碳纳米和高分子粘接剂来提高正极和负极活性物质含量外，提升锂离子电池的工作电压也是增大电池能量密度的重要途径之一。

然而，在4.4V及以上电压下，正极材料的氧化活性升高，稳定性下降，常规电解液在高电压下容易与正极材料发生氧化分解，影响锂离子电池高温条件下的存储和循环性能。尤其是当工作电压接近或超过4.5V(vs.Li/Li⁺)时，目前商用电解液中的有机碳酸酯溶剂极易发生氧化分解，且高电压下正极材料氧化活性较高，与电解液之间的反应增加，加上高温条件，高电压正极和电解液之间的反应进一步加剧，电解液不断在正极表面氧化并沉积在正极表面，使得正极内阻不断增加，从而导致较差的倍率性能和循环稳定性。同时，正极活性材料晶格中的镍钴锰等过渡金属容易发生还原而溶出，从而破坏正极材料结构，导致不可逆容量损失，且溶解到电解液中的金属离子容易到达负极表面还原成金属单质，引起负极阻抗不断增大。另外，高电压下正极材料中的晶格氧易于参与电荷转移过程，会造成氧析出和正极结构破坏，并进一步氧化电解液，导致电池的动力学性能、高温存储性能和高温循环性能不断发生衰减失效。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种电解液添加剂，在电极表面成膜性能优良，使得锂离子电池在高电压下保持良好的循环性能和高温存储性能，并且兼顾低温放电性能和倍率性能等动力学性能。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电解液添加剂，包括添加剂A和添加剂B，所述添加剂A为含硼或含磷类添加剂，所述添加剂B为具有式Ⅰ至Ⅳ所示结构式的化合物中的至少一种，

其中，R₁～R₄、R₆～R₈、R₁₀、R₁₂和R₁₆分别独立地选自饱和直链亚烃基、含有氧和/或卤族元素的饱和直链亚烃基、含有不饱和键的直链亚烃基、具有饱和支链的亚烃基、含有氧和/或卤族元素且具有饱和支链的亚烃基、含有不饱和键亚烃基且具有饱和支链的亚烃基中的一种，各所述亚烃基中碳原子数为1～10；R₅、R₉、R₁₁、R₁₃～R₁₅分别独立地选自氢原子、卤原子、烷基及其取代物、烯烃基及其取代物、炔烃基及其取代物和烷氧基及其取代物中的任意一种。

作为本发明所述的电解液添加剂的一种改进，所述添加剂A包括二氟磷酸锂、二氟双草酸磷酸锂、四氟草酸磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、双(氟代丙二酸)硼酸锂、四氟硼酸锂、三甲基环三硼氧烷、三甲基环三磷氧烷、硼酸三甲酯、磷酸三甲酯、硼酸三丁酯和磷酸三丁酯中的至少一种。

作为本发明所述的电解液添加剂的一种改进，所述添加剂B包括以下化合物中的至少一种：