[发明专利]一种电解液添加剂、电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液添加剂、电解液及锂离子电池。所述电解液添加剂，包括具有如结构式Ⅰ所示的化合物，结构式Ⅰ中A1、A2、A3、A4分别独立地选自C0～10的亚烷基、亚烷氧基、卤代亚烷基或卤代亚烷氧基中的一种。本发明中的电解液添加剂包括三个氰基，可以与正极材料中的高价金属离子形成稳定的配位化合物，抑制正极界面副反应的发生，提高电解液在高电压下的氧化稳定性；同时还具有醚类物质的高Li⁺溶剂化能力。本发明中的锂电池电解液可以抑制正极金属离子在负极的还原与破坏，明显改善锂电池的循环性能、高温性能和倍率性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液添加剂、电解液及锂离子电池。

背景技术

近年来，随着电子便携设备和电动汽车的广泛应用，人们对锂离子电池的能量密度和寿命要求越来越高。目前提高电池工作电压是提高电池能量密度的重要手段。但是当电池工作电压大于4.2V时，随之而来的问题也逐渐凸显。在高压下，正极活性材料的氧化活性较高，其与电解液之间的反应性增加，加剧了电解液的氧化分解反应，电解液的氧化分解产物不断在正极表面沉积，增加了电池内阻和厚度；此外，高电压下，电解液中的锂盐极容易分解产生HF，HF会腐蚀正极，正极钴酸锂材料会出现不完全可逆的结构相变，并伴随着体积的变化造成结构的破坏。同时，腐蚀现象导致Co离子从正极钴酸锂材料中溶解并沉积在负极，使固液界面副反应增多，而晶格氧会参与电荷补偿，使正极产生氧气，从而进一步氧化电解液，使电池的性能和安全性下降。

使用电解液添加剂是规避上述问题、提高锂离子电池性能的经济且有效的方法之一。其中腈类添加剂如SN、ADN和HTCN，因氰基具有良好的抗氧化性且能与Co离子形成稳定的络合，可有效抑制正极界面副反应的发生，现已广泛应用于4.4V锂电池中。然而对于更高电压(4.45V及以上)体系，锂电池的循环性能与高温性能仍然具有挑战。多氰基添加剂具有更灵活的配位能力，得到了研究人员的广泛关注。如中国发明专利CN113013489A、CN112467219A、CN114006045A中提到了多氰基添加剂。但是其对锂电池循环性能、高温性能和倍率性能的提升还不够，难以满足智能手机、平板电脑等电子数码产品对电池的能量密度的高要求。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种电解液添加剂、电解液及锂离子电池。提高锂电池循环性能、高温性能和倍率性能。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种电解液添加剂，包括具有如结构式Ⅰ所示的化合物：

结构式Ⅰ中A1、A2、A3、A4分别独立地选自C0～10的亚烷基、亚烷氧基、卤代亚烷基或卤代亚烷氧基中的一种。

进一步的，所述结构式Ⅰ为以下化合物中的任意一种：

第二方面，本发明提供一种电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述添加剂包括上述电解液添加剂和常规添加剂。

进一步的，所述有机溶剂的质量占电解液总质量的60％～80％。

进一步的，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸丙酯(PP)、丙酸乙酯(EP)、丙酸甲酯(MP)、乙酸丙酯(PA)、乙酸乙酯(EA)、丁酸乙酯(EB)、γ-丁内酯(GBL)、γ-戊内酯(GVL)、δ-戊内酯(DVL)中的任意一种或两种以上的组合。

更优选的，所述有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二乙酯(DEC)、丙酸丙酯(PP)、丙酸乙酯(EP)中的三种以上的组合。

进一步的，所述锂盐的质量占电解液总质量的10％～20％。