[发明专利]高电压锂电池电解液及锂电池

说明书

本发明涉及高电压锂电池电解液及锂电池。该高电压锂电池电解液包括有机溶剂、电解质锂盐和三吗啉代膦类添加剂。三吗啉代膦类化合物能够在正极氧化形成稳定且均匀的界面膜，抑制电解液与界面的副反应，且还可以在负极的表面还原成膜，提高高电压锂电池的性能，且与其它电解液功能添加剂兼容性好，具备好的协同作用。将该高电压锂电池电解液应用于锂电池中，能显著提升锂电池的效率、容量、常温搁置保持率、高温搁置保持率和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种高电压锂电池电解液及锂电池。

背景技术

锂电池由于具有容量高，循环稳定性好，低污染等优点，成为数码产品、混合电动车、纯电动车以及电网储能等领域的首选，并于20世纪90年代实现产业化。

随着时代的发展，新能源汽车对续航里程提出了更高的需求，通过提高锂离子电池的工作电压是提升电池的能量密度的有效手段。镍锰酸锂是一种高电压的锂电池材料，主要由镍(Ni)和锰(Mn)组成，主要为Mn，是一种无钴(Co)的正极材料，具有低成本的优势，此外其工作电压高达4.7V，可逆比容量可达130mAh/g，能量密度高，且镍锰酸锂正极材料三维的离子通道，在新能源汽车对功率和低温性能的需求方面，极具优势，是一种理想的下一代正极材料。

然而在高电压下，电解液在镍锰酸锂界面上的氧化是阻碍其使用的最大障碍，氧化产生的氢氟酸(HF)会刻蚀正极的界面，引起过渡金属离子的溶解等各种问题。此外氧化产生的副反应产物还会迁移至负极表面，产生正负极产物的交叉反应，破坏SEI膜等问题，导致电池性能恶化，尤其对于电池满充常温搁置和高温搁置自放电的问题，对电池性能的影响较为严重，目前仍无法有效的解决，故如何在正负极界面上有效、均匀且稳定的界面膜，同时有效改善满充搁置的问题，对镍锰酸锂电池的商业化应用至关重要。

发明内容

基于此，本发明提供了一种能够在正负极表面形成有效的、均匀的且稳定的界面膜的高电压锂电池电解液，有效的改善电池的性能，尤其是常温搁置和高温搁置性能。

技术方案如下：

一种高电压锂电池电解液，包括有机溶剂、电解质锂盐和三吗啉代膦类添加剂。

在其中一个优选例中，所述三吗啉代膦类添加剂具有式(I)或式(II)所示的结构；

其中：

X为CR₁R₂，R₁和R₂每次出现，分别独立选自-H、-F、C₁～C₅饱和烷基、C₁～C₅氟代饱和烷基、C₂～C₅不饱和烃基或C₂～C₅氟代不饱和烃基；

Y为S或O。

在其中一个优选例中，R₁和R₂分别独立选自-H、-F、甲基、乙基、1-丙基、2-丙基、1-丁基、2-丁基、1-戊基、2-戊基、3-戊基、氟代甲基、氟代乙基、氟代1-丙基、氟代2-丙基、氟代1-丁基、氟代2-丁基、氟代1-戊基、氟代2-戊基或氟代3-戊基、1-乙烯基、1-氟代乙烯基、2-丙炔基、2-氟代丙炔基。

在其中一个优选例中，所述三吗啉代膦类添加剂选自三吗啉基-硫代氧代膦烷三(4-吗啉基)氧化膦和三(4-吗啉代)膦中的一种或多种。

在其中一个优选例中，在所述高电压锂电池电解液中，所述三吗啉代膦类添加剂的含量为0.05wt％～2wt％。