[发明专利]一种含有氧化还原型防过充添加剂的锂离子电池电解液

说明书

技术领域

本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种含有氧化还原型防过充添加剂的锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子二次电池由于兼具高比能量和高比功率的显著优势，被认为是最具发展潜力的动力电池体系。但我们经常会看到一些有关安全性问题的报道，频频有锂离子二次电池爆炸起火的事情发生，其实这一直也是消费者购买使用的一个比较大的顾虑。其中，过充电是常见的引起电池安全性问题的因素之一。

当锂离子电池过充时，由于电池电压随极化增大而迅速上升，势必引发正极活性物质结构的不可逆变化以及电解液的氧化分解，进而产生大量的气体并放出大量的热，致使电池内压和温度急剧上升，存在爆炸、燃烧等不安全隐患，同时，处于过充状态的碳负极表面也会因金属锂的沉积而降低其安全性。目前，工业上有很多方法去避免电池过充，最简单的方法是用充电器来监测锂离子电池，一旦发现电压有溢出的现象，马上切断充电过程，这是非常有效的一种方法，但是这个方法可以应用到一个电池或者一个电池组，但如果是大规模的充放电，这个方法成本是比较高的。通过添加剂来实现电池的过充电保护，具有用量小、效果明显的特点，而且可以简化电池制造工艺，降低电池生产成本。在锂电池防过充电解液专利中，主要采用两种类型(电聚合和氧化还原型)防过充添加剂来提高电池过充安全性能，电聚合添加剂如烷基苯及氟代苯可以有效抑制电池过充，但其的加入会损害电池的循环性能。目前研究的氧化还原型添加剂如2,5-二叔丁基-1,4-二甲氧基苯和吩噻嗪类虽过充保护机制可逆但由于其较低的氧化电势，未能达到锂离子电池正常工作电压4.2V就发生氧化还原反应，往往限制了其在不同电池材料体系的锂离子电池中的大规模使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种放过充效果良好的含有氧化还原型防过充添加剂的锂离子电池电解液。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种含有氧化还原型防过充添加剂的锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐和添加剂，所述的添加剂包括添加剂A，所述的添加剂A的质量占所述的电解液总质量的0.5％～20％，所述的添加剂A的结构式为：

其中：R¹、R²独立地选自氢、烷基、卤代烷基、环烷基、烯烃基、芳基中的任一种；R³、R⁴、R⁵、R⁶独立地选自氢、烷基、卤素、硝基、腈基、烯烃基、芳基、羟基、羧基中的任一种，卤素为F、Cl或Br，卤代为部分取代或全取代。

优选地，所述的添加剂A的质量占所述的电解液总质量的1％～5％。

优选地，所述的R¹、R²独立地为烷基或卤代烷基；所述的R³、R⁴、R⁵、R⁶独立地选自氢、硝基、卤素中的任一种。

进一步优选地，所述的添加剂A为(4-氯-2,5-二甲氧基硝基苯)或(1,4-二甲氧基四氟苯)。

优选地，所述的有机溶剂为环状酯和/或链状酯的混合物，所述的环状酯为选自碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、γ-丁内酯(GBL)、碳酸亚丁酯(BC)中的一种或多种的组合；所述的链状酯为选自碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二丙酯(DPC)、碳酸甲基乙基酯(EMC)中的一种或多种的组合。

进一步优选地，所述的有机溶剂为碳酸乙烯酯(EC)和碳酸甲基乙基酯(EMC)的混合物，其中，所述的碳酸乙烯酯(EC)和所述的碳酸甲基乙基酯(EMC)的质量比为1：0.8～1.2。

优选地，所述的锂盐为LiPF₆(六氟磷酸锂)、LiBF₄(四氟硼酸锂)、LiAsF₆(六氟砷酸锂)、LiClO₄(高氯酸锂)、LiN(SO₂CF₃)₂(二(三氟甲基磺酰)亚胺锂)、LiN(SO₂C₂F₅)₂(二(五氟乙基磺酰)亚胺锂)、LiFSI(二(氟磺酸酰)亚胺锂)、LiSO₃CF₃(三氟甲基磺酸锂)中的一种或多种，所述的锂盐的浓度为0.1～2mol/L。

进一步优选地，所述的锂盐的浓度为0.9～1.2mol/L。