[发明专利]一种非水电解液及锂离子电池

说明书

为克服现有锂离子非水电解液存在安全性和循环性的问题，本发明提供了一种非水电解液，包括磷腈复合化合物，所述磷腈复合化合物包括复合基团以及含有‑P＝N‑官能团的磷腈基团，所述复合基团选自三氟化硼和/或五氟化磷，并且所述三氟化硼和/或五氟化磷与磷腈基团中的N化学键连接。本发明提供的非水电解液可以提高锂离子电池的循环性能也或者可以抑制电池可燃性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，涉及一种非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池与其它电池相比，具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高、无记忆效应和循环寿命长等优点，目前已经越来越多的被用于3C消费类电子产品市场。并且随着新能源汽车的发展，非水电解液锂离子电池作为汽车的动力电源系统也越来越普及。但是传统电解液由于利用了具有可燃性的碳酸酯溶剂，因此存在安全隐患。添加能够抑制电解液可燃性的添加剂成为目前新能源动力电池的研究热点。随着新能源汽车续航里程要求的不断提高，越来越要求动力锂离子电池的高能量密度化。高镍三元镍钴锰(LiNi_xCo_yMn_zO₂(x≥80％，x+y+z＝1))正极材料以及高镍三元镍钴铝(LiNi_xCo_yAl_zO₂(x≥80％，x+y+z＝1))正极材料因其较高的能量密度、低成本、性能优良等优势，成为目前新能源动力电池正极材料的研究热点。但是高镍三元镍钴锰正极材料以及高镍三元镍钴铝材料作为正极材料存在循环性能不足的缺点，因为镍元素对电解液具有很强的催化作用，会催化电解液的分解，并且在循环过程中材料表面会发生相变，提高电池阻抗，从而劣化电池性能。

在电解液里加入适量的磷腈被认为是一种非常有效的抑制传统电解液的可燃性从而提高电池安全性的方法。例如中国专利CN1279649C报道了一种可以提高电池安全性的含有磷腈的电解液。再例如Dagger在文献(Journal of Power Sources,2017,226)中报道了五氟(苯氧基)环三磷腈可以很好抑制电解液的可燃性，从而提高电池的安全性能。最近，Yang在文献(Journal of Power Sources,2017,391)报道了五氟(苯氧基)环三磷腈不仅可以提高电池的安全性能同时还提高了电池的循环性能。

因此，如何抑制电解液的可燃性以及分解，从而提高电池的安全性和循环性能，显得非常重要。

发明内容

针对现有锂离子非水电解液存在安全性和循环性的问题，本发明提供了一种非水电解液及锂离子电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种非水电解液，包括磷腈复合化合物，所述磷腈复合化合物包括复合基团以及含有-P＝N-官能团的磷腈基团，所述复合基团选自三氟化硼和/或五氟化磷，并且所述三氟化硼和/或五氟化磷各自独立的与磷腈基团中的N化学键连接。

可选的，所述磷腈复合化合物为分子式(1)所示的环状磷腈复合化合物或者分子式(2)所示的链状磷腈复合化合物至少一种：

其中，R₁和R₂各自独立的选自氢原子、卤素原子、烷烃基、烷氧基团、苯氧基团中的一种，所述三氟化硼和五氟化磷各自独立的与-P＝N-官能团中的N化学键连接，a表示3-14的整数，b和c各自独立的表示0-14的整数，并且，0b+c≤a；

其中，R₃、R₄、R₅、R₆各自独立的选自氢原子、卤素原子、烷烃基、烷氧基团、苯氧基团中的一种，所述三氟化硼和五氟化磷各自独立的与-P＝N-官能团中的N化学键连接，d表示3-14的整数，e和f各自独立的表示0-14的整数，并且，0e+f≤d。