[发明专利]一种高电压电解液及包括该高电压电解液的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高电压电解液及包括该高电压电解液的锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域，包括锂盐、有机溶剂和高电压添加剂；所述高电压添加剂为含氟硅烷基氰代磷酸酯。本发明电解液中添加的含氟硅烷基氰代磷酸酯高电压添加剂为磷酸酯类添加剂，其在锂离子电池中成膜阻抗比较低，有利于电池的循环性能；其分子结构中由于同时含有多个氰基，在3.0V～4.8V的高电压区间内，能够抑制电解液在电极表面的分解，有效改善高电压电池的胀气问题，且由于高极性基团硅和氟的协同作用，在负极表面形成一层致密、稳定的低阻抗钝化膜，可以有效的改善高电压下电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高电压电解液及包括该高电压电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因具有比能量高、无记忆效应及循环寿命长等优点而普遍应用于手机、笔记本电脑等3C消费类电子产品领域，此外，随着新能源汽车的飞速发展，锂离子电池在动力和储能领域的应用也将越来越普遍。而随着电动汽车续航里程的增加，对动力电池的能量密度要求也越来越高，而提升锂离子电池的工作电压是增大电池能量密度的重要途径之一。目前，已经开发出了多种高电压的正极材料，但常规电解液在高电压下容易与正极材料表面发生副反应，影响高电压正极材料性能的发挥，极大地限制了高电压锂离子电池的应用。因此，开发与高电压正极材料匹配的新型电解液显得尤其重要。然而现有技术中的锂离子电池电解液主要是基于碳酸乙烯酯(EC)的碳酸酯基电解液，在此高电压区间内进行充放电时，会发生氧化分解，导致电池循环性能迅速恶化，电池胀气严重，从而造成整个电池性能的下降。

目前，用于改善锂离子电池高电压下胀气和循环性能的方法主要是加入高电压功能添加剂。在众多研究成果中，亚硫酸酯类化合物应用的最广。例如专利号CN105449277A的发明专利公开了一种添加氟代亚硫酸酯类化合物的电解液，可以满足锂离子电池在高电压条件下的循环使用，延长其使用寿命，但该氟代亚硫酸酯主要用作负极形成稳定的SEI膜，而非高电压条件下更关注的正极成膜功能。专利号为CN105047995A的发明专利公开了一种添加了亚硫酸酯类化合物的电解液，具有正极成膜作用，抑制电池产气，改善锂离子电池循环寿命和存储性能，但该专利指出，其所用电解液中的亚硫酸酯类化合物能在负极成膜导致阻抗增加，需要加入其他添加剂并建议采用二次注液来保证功率性能，使得锂离子电池的制程工艺繁琐，对生产环境和设备要求较高，同时也增加了成本。公开号为CN201810619641A专利公开了一种高电压电解液，在电解液体系中加入亚硫酸酯类化合物，可以改善电池在4.6V条件下高温存储的厚度膨胀率和循环性能，但进一步提高充电电压，电池的膨胀率和循环性能的改善无法保证。因此开发更高电压的功能添加剂，提高电池的能量密度尤为重要。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高电压电解液及包括该高电压电解液的锂离子电池，是在电解液中添加了含氟硅烷基氰代磷酸酯，能够抑制电解液在电极表面的分解，并能够在负极表面形成致密、稳定的低阻抗钝化膜。

本发明提出的一种高电压电解液，包括锂盐、有机溶剂和高电压添加剂；所述高电压添加剂为含氟硅烷基氰代磷酸酯。

优选地，所述含氟硅烷基氰代磷酸酯的结构通式如式(Ⅰ)所示：

其中，R₁、R₂、R₃各自独立的选自F、C_1-10烷基，且R₁、R₂、R₃中至少有一个F和一个C_1-10烷基。

优选地，R₁、R₂、R₃各自独立的选自F、C_1-3的烷基。

优选地，所述有机溶剂为有机碳酸酯、离子液体、亚烷基醚、芳香醚、C_1-20烷基醚、环醚、羧酸酯、砜、腈、二腈中的至少一种。