[发明专利]一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。本发明的锂离子电池电解液由锂盐、非水性有机溶剂和添加剂组成，添加剂中含有结构是M或N的一种或多种环状不饱和磷酸酯，其加入量占电解液总重量的0.05‑5％。该种环状不饱和磷酸酯可以在负极界面发生还原形成SEI膜，也可在正极界面分解形成钝化层，抑制副反应的发生。本发明所述添加剂还可包含氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸乙烯亚乙酯、1,3‑丙烯磺酸内酯等，通过采用本发明的添加剂可以抑制电池产气、提升高镍三元电池的高温储存性能，并提升电池的循环稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是涉及一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。

背景技术

提高锂离子电池能量密度是动力电池产品和数码或储能电池产品永恒的追求。发展高能量密度锂离子电池目前采用的比较主流的方法是提升电池的工作电压和采用容量更高的正负极活性材料。

镍钴锰酸锂三元材料是目前市面比较受欢迎的材料之一，通过提高镍的含量能大大提升材料的比容量，同时降低电池的成本。然而，在以高镍材料为正极的锂离子电池体系中，随着镍含量的增加电池的电性能受到影响，主要体现在：①材料的热稳定变差，影响电池的高温性能和安全性能；②正极材料表面碱性增强，容易吸水同时对环境要求更严苛；③镍在三元高镍体系中主要以Ni³⁺形式存在，可以进一步的被氧化为Ni⁴⁺，从而呈现出较强的氧化性，容易与电解液发生氧化分解反应，正极材料在充放电过程中容易产生裂纹，并且伴随着晶格氧的释放形成高活性态的O₂，容易造成电池在使用或储存过程中产气，缩短了电池的使用寿命，增加了电池使用过程中的安全隐患。

发明内容

为了改善以高镍材料为正极的锂离子电池的性能，可通过控制电池的产气、抑制活性材料端在使用过程中内阻的增加。本发明发现通过在负极和正极表面构建稳定的保护膜组分可以明显改善电池的产气问题，按照固体电解质膜的模型，富含无机盐膜的组分具有较好的热稳定性和适宜的阻抗，小分子有机膜类组分韧性好但不耐高温，具有一定聚合度的有机组分高温性能和力学稳定性更佳，有机组分和无机组分共存的条件下电解质膜的稳定性得到提升。在电池体系中除了在阳极端形成固体电解质保护膜之外，在阴极端形成稳定的钝化膜被对提升电池高温性能也尤为重要，常规的高温型添加剂在高镍体系中产生的钝化膜不稳定，容易被热分解或被溶出的金属离子氧化分解，呈现出热不稳定性和电化学不稳定性，或者高温添加剂成膜过于厚实导致容量发挥不够，阻抗增大较大等问题。

为了实现本发明的目的，本发明的锂离子电池电解液由锂盐、非水性有机溶剂和添加剂组成，添加剂中含有结构是M或N的一种或多种环状不饱和磷酸酯，其中，

M为N为M和N中R₁，R₂，R₃，R₄，R₅各自独立选自甲基、乙基、丙基、异丙基、三氟甲基、三氟乙基、多氟烷基、全氟烷基、苯基、对甲基苯基、对氟苯基、多氟苯基、全氟苯基、丙烯基、烯丙基、亚甲基。

优选的，为达到电解液良好的性能，环状不饱和磷酸酯M或N化合物的加入量占电解液总重量的0.05-5％。

优选的，环状不饱和磷酸酯M或N化合物的结构式为：

优选的，为进一步改善上述电解液的性能，所述添加剂还包含氟代碳酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、1,3丙烷磺酸内脂、硫酸乙烯酯、二氟草酸硼酸锂、双草酸硼酸锂、四氟硼酸锂、二氟双草酸磷酸锂、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烯磺酸内酯、双氟磺酰亚胺锂和二氟磷酸锂中的一种或多种，进一步优选的，其含量为电解液总质量的0.05～20％。