[发明专利]一种三元锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种三元锂离子电池电解液及锂离子电池，包括非水性有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，添加剂至少包含一种具有结构式Ⅰ的膦酸酯类添加剂，以及结构式Ⅱ、结构式Ⅲ或者结构式Ⅳ中的至少一种化合物，添加剂还包含常规添加剂。本发明与现有技术相比，本发明结构式Ⅰ的膦酸酯类添加剂制备的锂电池，经加热测试得出了膦酸酯类添加剂可有效组织气体的产生，可降低电池失效风险，经针刺测试证得出了膦酸酯类添加剂良好的阻燃效应，经过充测试得出膦酸酯类添加剂可有效防止过充时产生起火或爆炸，提高电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及一种三元锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高能量密度、长寿命、绿色环保等优点，应用范围越来越广；近年来，在3C数码领域、电动汽车领域的应用，对电池的安全性提出了更高的要求。

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截止电压，如三元材料锂离子电池，三元材料由于其高电压、高能量密度，更适合应用于乘用车动力电池领域；但三元材料其独特的材料结构，导致其热稳定性较差，在进行安全性测试(如：过充、针刺等)时，失效率较高。为提高三元材料的安全性能，常用的方法有用金属氧化物修饰三元材料表面、抑制金属离子溶解、电解液中添加各类添加剂等；

因而，现提出一种三元锂离子电池电解液及锂离子电池，来降低三元材料在进行安全测试时的失效率，提高三元材料的阻燃性，提高电池的安全性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种三元锂离子电池电解液及锂离子电池，解决了现有技术中三元材料锂离子电池的三元材料稳定性差和三元材料锂电子电池的安全性能差的问题。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种三元锂离子电池电解液，包括非水性有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，添加剂至少包含一种具有结构式Ⅰ的膦酸酯类添加剂，以及结构式Ⅱ、结构式Ⅲ或者结构式Ⅳ中的至少一种化合物，添加剂还包含常规添加剂，常规添加剂为亚硫酸亚乙酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、硫酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯和1，3-丙烷磺酸内脂中的一种或多种；

结构式Ⅰ中，R1为烃基，R2为烃基，X为烃基或烃氧基-OR；当当X为烃氧基时，R2为H。

优选的，所述常规添加剂为碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯和氟代碳酸乙烯酯的混合物，常规添加剂的质量占电解液总质量的0.5％-10.0％。

优选的，所述电解质锂盐为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂和四氟硼酸锂的混合物，电解质锂盐中六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂和四氟硼酸锂的质量比为(6.0～10.0)：1：(0～2.0)。

优选的，所述电解质锂盐的浓度为0.9～1.2mol/L。

优选的，所述非水性有机溶剂包含碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯和碳酸二甲酯中的一种或多种。

优选的，所述非水性有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的混合物，碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯的质量比为(10～30)：(5～10)：(60～80)。

优选的，一种三元锂离子电池，包括正极极片、隔膜、负极极片以及上述任意一项的一种三元锂离子电池电解液。

优选的，所述锂离子电池的充电截止电压为4.2V～4.35V，放电截止电压为2.8V～3.0V，正极极片的活性物质包含Li(NixCoyMnz)O2和Li(NixCoyAlz)O2中的一种或多种，其中，0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，负极极片的活性物质包含人造石墨、天然石墨、硅碳复合材料和合金材料中的一种或多种。