[发明专利]高电压动力电池用电解液及包含该电解液的动力电池

说明书

技术领域

本发明属于动力电池技术领域，尤其涉及一种高电压动力电池用电解液及包含该电解液的动力电池。

背景技术

锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长和环境友好等特点，已经逐步取代镍镉电池和镍氢电池等传统二次电池，目前已在消费电子产品市场得到了广泛的应用，但是续航里程短、快速充放电能力差以及成本较高等缺点阻碍了锂离子电池在电动汽车和混合动力汽车等大范围应用领域的发展。

复合过渡金属氧化物LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具备高可逆充放电容量、较好的安全性能和较低的使用成本等优势，有望推动锂离子电池在电动汽车、混合动力汽车和储能电站等领域的进一步应用。其中，高镍含量的LiNi_1-x Co_xMn_yO₂( 1-x≥0.5) 正极材料（即富镍型三元复合正极材料）由于具有高容量与低成本的特点而更占优势，因此受到了人们的特别关注。但在高电压的充放电条件下，高价Ni^4 +离子具有强氧化性，容易造成电池容量的衰减。

以往研究中，材料的电化学性能大多是在室温下测试的，而有关富镍型三元复合正极材料在高温高电压下的循环稳定性的报道并不多。其中PARK B C[Journal of Power Sources，2008，178(2)：826-831]等研究了采用AlF₃包覆正极材料，以降低循环过程中HF对正极材料的侵蚀而导致的容量衰减，提高了电池的循环寿命；特开平2001-057237和特开平2000-243440等日本专利申请公开了一种四元硅醚类添加剂，通过硅醚添加剂与HF反应，控制电解液中HF的含量，减弱HF对活性材料的破坏，从而提高电池的循环性能。然而，在LiNi_1- xCo_xMn_yO₂三元高压体系中，为了使电动汽车的电池能够在高温（>55℃）情况下使用，需要大量添加含F的添加剂，以提高电池的高温循环性能，这就导致了电池在高温循环过程中产生大量的HF，进而使得电池的高温循环性能成为限制电池应用的瓶颈。通过活性物质（AlF₃、Al₂O₃等）的包覆虽然可以在一定程度上提高电池的高温循环性能，但是由于包覆的不均匀以及包覆后电池内阻的急剧升高，使得此方法在此领域的运用受到了较大的限制。

另一方面，通过在电解液中添加一定量的添加剂，可以起到较好的提高电池的高温循环性能的作用。但是，需要说明的是，添加硅醚类物质虽然可以去除电解液中的HF，达到稳定电解液的功能，然而，如申请号为CN200710195959的专利申请所述的硅醚类物质，只能实现“接触式反应”（接触式反应可以理解为硅醚类物质与反应物接触并产生HF），然而在高温条件下HF的产生通常具备量大且无序性强的特点，且很容易扩散到正极材料上与其接触造成活性材料的腐蚀，而不能及时的隔离HF与正极材料的接触，随着反应的延续，电池会在较低的循环寿命范围内跳水，从而不能很好的实现循环寿命保护的功能。

有鉴于此，确有必要提供一种高电压动力电池用电解液及包含该电解液的动力电池，通过在电解液中添加硅醚砜衍生物，可以在化成过程中在正极界面形成SEI膜，该SEI膜上具有能够“吞噬”HF的组成基团，能有效的消除正极界面上与活性物质反应的HF，进而减弱HF对正极活性材料的破坏，从而提高电池的高温循环性能。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种高电压动力电池用电解液，通过在电解液中添加硅醚砜衍生物，可以在化成过程中在正极界面形成SEI膜，该SEI膜上具有能够“吞噬”HF的组成基团，能有效的消除正极界面上与活性物质反应的HF，进而减弱HF对正极活性材料的破坏，从而提高电池的高温循环性能。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高电压动力电池用电解液，所述电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，还包括由化学式（1）表示的硅醚砜类衍生物：