[发明专利]一种双八氟戊氧基磷酸锂及包含其的锂离子电池非水电解液和锂离子电池

说明书

本发明提供一种提高锂二次电池高倍率充电性能的电解液添加剂‑双八氟戊氧基磷酸锂及包含该添加剂的电解液和电池。所述的双八氟戊氧基磷酸锂盐，其结构为含有两个2,2,3,3,4,4,5,5‑八氟戊氧基基团的磷酸酯锂盐。含有该添加剂的电解液中包含有非水有机溶剂和溶解在非水有机溶剂中的1M LiPF₆锂盐。非水有机溶剂中含有占非水有机溶剂总质量0.1%~3%的双八氟戊氧基磷酸锂；含有该添加剂的锂二次电池在高倍率快速充电条件下具有良好的循环寿命。

技术领域：

本发明涉及一种锂离子电池电解液添加剂—双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂和其生产方法，以及含有双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂的锂离子电池电解液和锂离子电池。

背景技术：

锂离子电池具有能量密度高、使用寿命长、工作温度范围宽、安全性好、环保、自放电率低等优点，已广泛应用于移动设备、数码产品、储能电站、动力电池等领域。随着电动汽车的发展和逐步推广，锂离子电池的充放电速度较慢、高倍率快速充电过程中存在电池容量和循环寿命快速衰减等问题。

锂离子电池充电过程，是电解液中锂离子向石墨负极嵌入，形成碳化锂-LiC₆的过程，石墨负极表面是疏水性界面，表面能低；而锂离子电池电解液由于溶解大量的六氟磷酸锂等电解质盐，具有很高的表面能，造成电解液在负极上浸润不良的问题。

这样在快速充电过程中，由于电解液与负极表面不能很好地浸润，大量锂离子在有限的接触点进入负极，使得局部锂离子浓度过高，造成锂离子被还原成为金属锂，业界称为“死锂”，死锂的产生，会破坏负极结构，严重降低电池循环寿命，甚至使锂金属形成针状晶体，刺破隔膜，引发短路，发生起火、爆炸等电池安全事故。

在低温条件下，电解液粘度升高，浸润更为困难，电池不得不设计温度保护电路，在0℃以下禁止电池充电，以防电池循环寿命剧烈衰减或发生安全事故。

因此，锂离子电池普遍提倡慢速充电，充满一辆续航300公里，电池容量为80千瓦时的电动汽车，需要四个小时以上，阻碍了电动汽车的推广和使用。

有鉴于此，有必要提供一种适用于高倍率快速充电锂离子电池的电解液、电解液添加剂和锂离子电池，通过在电解液中添加有良好电化学稳定性的表面活性剂，提高电解液与负极表面的浸润性，防止锂析出，提高电池在常温下快速充放电循环条件下的使用寿命。

发明内容：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐和包含其的锂离子电池电解液和锂离子电池，双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐加入电解液中，可以显著降低锂离子电池电解液的表面能，提高锂离子电池电解液与负极材料的浸润性，解决锂离子电池在高倍率快速充电过程中的锂析出造成的不可逆容量损失问题，进而解决锂离子电池高倍率充放电循环时容量迅速衰减的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种双八氟戊氧基磷酸锂盐，其结构为含有两个2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基基团的磷酸酯锂盐。

所述的锂离子电池非水电解液包括非水有机溶剂和溶解在非水有机溶剂中的浓度为1mol/L的六氟磷酸锂，非水有机溶剂中含有质量占非水有机溶剂总质量0.1％～3％的双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐，所述双-(2,2,3,3,4,4,5,5- 八氟戊氧基)磷酸锂盐结构如下所示：

双-(2,2,3,3,4,4,5,5-八氟戊氧基)磷酸锂盐加入到锂离子电池电解液中，由于该锂盐具有表面活性剂的典型结构，可以有效降低锂离子电池电解液的表面能，提高锂离子电池电解液与负极表面的浸润性，防止充电过程中锂离子电池电解液和负极材料的接触不良导致的局部锂离子积累造成锂析出，有效解决电池在高倍率快速充电时容量快速衰减问题。