[发明专利]一种新型锂离子电池电解液添加剂及其应用

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种新型锂离子电池电解液添加剂及其应用。本发明所提供的添加剂中含氮结构基团能够有效中和锂盐分解所产生的酸，烯、炔等不饱和键能够快速在电池负极形成稳定的SEI膜，有效抑制电解液中LiPF₆分解，进而避免由HF所造成的正极过渡金属的溶出；同时，添加剂中的草酰基结构基团，对铁、铜、镍等过渡金属杂质有强络合作用，避免了在电池制备过程中引入的过渡金属杂质或由HF所造成的正极分解溶出金属杂质，导致的电池电压降低，甚至短路，有效提升了高温下电池的循环稳定性和安全性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种新型锂离子电池电解液添加剂及其应用。

背景技术

锂电池是目前用途最为广泛的化学储能方式之一，已经大规模应用于消费级数码电子设备、新能源汽车、储能基站、航天及军事装备等领域。锂离子电池主要由正极、电解液和负极构成。作为锂离子电池的核心材料之一，电解液起到至关重要的作用。随着锂离子电池的广泛应用，其循环寿命成为锂离子电池的一项重要指标。

传统锂离子电池使用六氟磷酸锂(LiPF₆)碳酸酯电解液，其安全性和高温循环性较差。这是由于碳酸酯电解液易燃烧，且LiPF₆在高温下分解产生HF，进而HF可导致正极材料中过渡金属的溶出，可能在电池滥用时发生热失控，着火甚至爆炸，因此迫切需要开发一种高安全性的电解液体系去替代传统的电解液体系。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新型锂离子电池电解液添加剂，该添加剂中含氮结构基团能够有效中和锂盐分解所产生的酸，烯、炔等不饱和键能够快速在电池负极形成稳定的SEI膜，有效抑制电解液中LiPF₆分解，进而避免由HF所造成的正极过渡金属的溶出。同时，利用本发明所提供添加剂中的草酰基结构基团，实现对在电池制备过程中引入的铁、铜、镍等过渡金属的络合，避免了由其导致的电池电压降低，有效提升了高温下电池的循环稳定性和安全性能。

具体技术方案如下：

本发明的目的之一是提供一种新型锂离子电池电解液添加剂，其具有如式(I)所示的结构：

其中，R₁、R₂各自独立地为如下结构基团中的一种：

其中*为链接位点。

进一步，所述的锂离子电池电解液添加剂为A₀₁-A₄₀结构式中的一种：

本发明的目的之二是提供上述新型锂离子电池电解液添加剂在锂离子电池电解液中的应用。

一种锂离子电池电解液，包括锂盐、溶剂和上述新型锂离子电池电解液添加剂，其中，所述的添加剂用量为锂离子电池电解液的总重量的0.01％～5％。

其中，所述溶剂为碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸亚丁酯、氟代碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二丙酯、碳酸甲丙酯、碳酸乙丙酯、1,4-丁内酯、丙酸甲酯、丁酸甲酯、乙酸乙酯、丙酸乙酯以及丁酸乙酯中的至少一种。

其中，所述锂盐为LiPF₆、LiClO₄、LiBF₄、LiBOB、LiODFB以及LiFSI中的至少一种，锂盐的浓度为0.5～2.5M。

本发明的有益效果是：