[发明专利]一种用于制备电解液的添加剂组合物、及包含添加剂组合物的电解液、锂离子二次电池

说明书

本发明提供了一种用于制备电解液的添加剂组合物、及包含添加剂组合物的电解液、锂离子二次电池，所述用于制备电解液的添加剂组合物为双异氰酸酯类化合物和含S＝O基团的化合物以特定配比组成，该组合物与电解液溶剂、锂盐所形成的电解液中物质(1/nAⁿ⁺)₂SO₄^2‑(其中A表示H以外的阳离子，n表示1以上10以下的整数)的含量占电解液总质量的0.1％以下，该电解液所制得的锂离子二次电池也具有很好的高低温性能和高倍率循环寿命。

技术领域

本发明用于制备电解液的添加剂组合物、及包含该添加剂组合物的电解液、及使用该电解液的锂离子二次电池。

背景技术

锂二次电池由于具有能量密度高、循环寿命长、无污染等特点，使其在消费类电子、动力汽车电池上及储能电源上具有广阔的应用前景。

近年来，随着全球石油能源的衰竭以及新能源技术的发展，应用于汽车动力上的锂二次电池技术迅速发展。对锂二次电池的性能提出了更高的要求。如电池需要有更长的使用寿命、需要能在极端温度下使用，需要具有很好的耐高温性能，需要有更好的安全性。

锂离子电池在高温条件下容易产气，造成电池鼓胀或内部压力过大，导致电池存在极大的安全隐患，同时大大降低电池的使用寿命。锂离子电池低温下循环，电解液粘度会变大，离子传导速度变慢，造成外电路电子迁移速度不匹配，会导致电池出现严重极化，充放电容量出现急剧降低。为了解决电池高温产气的问题，电解液中会通过添加一些能够抑制电池高温产气的添加剂，但是这一类添加剂通常使电池具有比较大的阻抗，电池在低温下的使用性能下降。

开发一种具有出色的宽温度使用区间，同时兼顾高低温性能，且安全性良好的电池，急需开发出匹配的电解液。因此，当前已有各种研究，但使得电池同时具有良好的高温和低温电学性能，并获得宽的温度使用区间，许多情况下，某一方面得到改善，却会带来另一些方面的性能恶化问题和成本等方面的问题。

例如：

CN111740166A提出通过在电解液中添加0.01～25％的双(三氟氧化磷烷基)亚胺盐，降低电池的内阻，提高电导率，形成优良的固体电解质界面膜，使其电池具备更好的低温性能和高温性能；CN111710910A提出在电解液中含有双四氟磷酰亚胺盐，解决目前锂离子电池非水电解液的循环时容量衰减过快及出现严重气胀现象，使其电池具备更好的低温性能和高温性能。而含氟类化合物会分解产生HF酸影响电池性能。

进而，CN109687025A提出电解液包含环状含N磺酰化合物，来改善电化学装置(例如，锂离子电池)的高温存储、循环性能和过充性能，但磺酰化合物会产生硫酸根影响电池的电化学窗口。CN109818060A提出添加剂采用磷酸酯型锂盐化合物和含S＝O的化合物，形成稳定且阻抗低的界面膜，使得锂离子电池具有较好的高温循环稳定性和低温特性。但在应用中高低温性能和温度使用区间并不够理想。

由此可知，现有技术中已经给出了使用S＝O基团化合物改善电池同时具有良好的高温和低温电学性能，并获得宽的温度使用区间，但是由于S＝O基团的化合物在电解液的使用环境下不稳定，容易分解产生硫酸根盐，硫酸盐在电解液中的溶解度相对较小，容易从电解液中析出，导致电解液浑浊。在电池内，硫酸盐沉积在电池正负极表面增加电池内阻，导致电池高低温循环寿命降低，过量的硫酸盐沉积到正负极表面还容易造成隔膜刺穿导致电池短路，给电池带来很大的安全隐患。

因此，在电解液制备过程中，设计一种能够使S＝O基团化合物类添加剂稳定，并且能综合提升电解液高低温循环性能的方案，是本领域十分迫切的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于制备电解液的添加剂组合物、含有该添加剂组合物的电解液及锂离子二次电池，以提升电解液的贮藏、运输稳定性，以及提升电池的低温性能、高温性能和循环寿命。