[发明专利]电解液添加剂组合物、电解液、二次电池

说明书

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种电解液添加剂组合物，以及一种电解液，一种二次电池。其中，电解液添加剂组合物包括含有如下结构式I的第一添加剂、腈类化合物和1,3二氧六环；其中，R₁～R₅分别独立的选自氢原子、氟原子、取代或未取代的烷基中的任意一种，且R₁～R₅中至少有一个为氟原子或被氟原子取代；A选自烷基、烷氧基、烯烃基、酰基、卤素原子中的任意一种。本发明电解液添加剂组合物，通过含氟苯基的磺酸酯类化合物第一添加剂与腈类化合物和1,3二氧六环的协同作用，能够兼顾电池的常温和高温表现，提高电池的常温和高温循环性能，尤其是对高镍三元锂离子电池体系的性能起到较好的优化效果。

技术领域

本发明属于电池技术领域，尤其涉及一种电解液添加剂组合物，以及一种电解液，一种二次电池。

背景技术

电动汽车用动力锂离子电池市场前景广阔，相比于磷酸铁锂正极材料，具有更高比容量的三元正极材料日益受到电池及相关厂商的认可，需求不断增长。当前，为了提升电池的能量密度，保障电动汽车的续航能力，三元材料正不断的向更高镍含量的方向发展。常见的高镍正极材料包括NCM622，NCM811，NCA等。然而，镍元素含量的提高也导致正极材料的氧化性增强，电解液更容易在电极表面发生反应，造成电极片过渡金属溶解、电池胀气等问题，最终导致电池循环性能下降甚至失效。另一方面，动力型应用也对电池性能提出了更高的要求，比如：能够适应环境温度的大幅度波动、能够满足大功率充放电需求等。电池由于内部或外部因素，短期或较长期处于一个高温的状态，会降低电池的使用寿命。而对于本身结构稳定性和高温性能较差的高镍材料，将会面临更巨大的考验。

目前，针对于电解液耐热特征的解决方案还无法完全满足市场对动力电池的期望，而适用于高镍三元锂离子体系的研究还十分有限。在这一点上，确有必要提供更多新的电解液方案，以充分发挥高镍材料在容量上的优势，有效拓展其应用范围。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电解液添加剂组合物，以及一种电解液，一种二次电池，旨在一定程度上解决现有电解液与高镍等高容量电极材料反应活性大，耐热性能差，稳定性差的问题。

为实现上述申请目的，本发明采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种电解液添加剂组合物，电解液添加剂组合物包括含有如下结构式I的第一添加剂、腈类化合物和1,3二氧六环；

其中，R₁～R₅分别独立的选自氢原子、氟原子、取代或未取代的烷基中的任意一种，且R₁～R₅中至少有一个为氟原子或被氟原子取代；A选自烷基、烷氧基、烯烃基、酰基、卤素原子中的任意一种。

本发明第一方面提供的电解液添加剂组合物，通过含氟苯基的磺酸酯类化合物第一添加剂与腈类化合物和1,3二氧六环的协同作用，能够兼顾电池的常温和高温表现，提高电池的常温和高温循环性能，尤其是对高镍三元锂离子电池体系的性能起到较好的优化效果。

进一步地，当A选自烷基、烷氧基、烯烃基或酰基时，A中至少有一个氢原子被卤素原子取代，更优选被氟取代；卤素可以进一步提高添加剂的在负极表面的成膜和阻燃效果。

进一步地，第一添加剂选自中的至少一种；这些第一添加剂均能参与电池极片表面SEI膜的形成，提高保护膜的韧性，降低膜层界面阻抗，提高电池常温、高温循环稳定性。

进一步地，腈类化合物选自三腈类化合物、四腈类化合物、二腈类化合物中的至少一种。进一步地，腈类化合物选自1,3,5-戊三甲腈、1,2,3-丙三甲腈、1,3,6-己烷三腈、乙烯-1,1,2-三甲腈、丁二腈、戊二腈、己二腈、庚二腈、辛二腈中的至少一种。这些腈类化合物均具有强电负性的氰基，可与过渡金属氧化物的正极表面发生强络合作用，抑制其离子溶出；同时这些腈类物质还能吸收少量水和HF气体，形成酰胺类物质，降低其对电极产生的腐蚀作用，降低电池产气。