[发明专利]一种高安全电解液及锂电池

说明书

本发明涉及一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、添加剂1，所述添加剂1为具有式I所示结构的环磷腈化合物，其中，R为C_1‑6烷基。该电解液具有良好的防过充性能，可提供4.45‑5V的限压保护，能够抑制电池电压快速上升，提高锂电池的安全性能，并且该电解液难燃或不燃，可为锂电池同时提供防过充和阻燃功能，且不影响锂电池正常的充放电性能。本发明所述的电解液可用于锰酸锂电池。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高安全电解液及锂电池。

背景技术

锂离子电池以其高输出电压、自放电小、能量密度大、无记忆效应、循环寿命长等优点，已在3C电子产品等领域占据主导地位。现在更是成为纯电动汽车首选动力电池。

目前制约大容量、高功率锂离子电池应用的最主要问题是电池的安全性。现有的锂电池技术大多采用有机电解液，有机电解液闪点低易燃。锂离子二次电池在过度充放电、短路和大电流长时间工作的情况下放出大量的热，可能造成灾难性热击穿(热逸溃)，甚至电池可能发生燃烧、爆炸等不安全行为。

为了消除这种安全隐患，研究人员及电池生产企业采用多种方法，包括正负极材料的改性、添加防过充添加剂或阻燃添加剂、使用电池安全保护装置等。但大多数添加剂在安全防护方面只具有单一的功能，一种添加剂在安全防护方面要不只具有防过充功能要不只具有阻燃功能，较少有两者兼具的添加剂。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高安全电解液，使用本发明电解液的锂电池具有很好的防过充性能和阻燃性能。可以在电池内部建立一种防过充的电化学自我保护机制，在充电时可将阴极电位和电池电压限制在安全范围之内；而且，本发明的电解液难燃或不燃，进一步提高了锂电池的安全性能。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种电解液，其特征在于，包括锂盐、有机溶剂、添加剂1，所述添加剂1为具有式I所示结构的环磷腈化合物，

其中，R为C_1-6烷基；

本发明所述的烷基为直链或支链烷基，作为烷基的实例，具体可以举出：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、正己基、异己基、2-己基、3-己基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、1,1,2-三甲基丙基、3,3-二甲基丁基。

根据本发明，所述式I所示的添加剂1中，R可以为C_1-3烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基。

所述添加剂1具体可为如下化合物：

在一个实施方式中，添加剂1可为：

所述的电解液添加剂1的含量为0.1～30％(质量比)，优选3～15％、或4～10％。

根据本发明，所述电解液中可以不含有阻燃剂。电解液添加剂1同时具备防过充和阻燃性能，因此当其单独使用时，即可以为锂电池提供防过充和阻燃功能，不需要额外添加其他阻燃剂。

根据本发明，所述电解液还可以包括添加剂2，

所述添加剂2为具有式II所示结构的环磷腈化合物，

在上述式II中，R₁选自C_1-10烷基或苯基。

根据本发明，所述式II所示的添加剂2中，所述R₁优选为C_1-6烷基或苯基。在一个优选实施方式中，R₁为甲基、乙基或苯基。