[发明专利]一种锂离子电池电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种锂离子电池电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。本发明的锂离子电解液添加剂包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。本发明的锂离子电解液包括非水有机溶剂、锂盐与添加剂，添加剂包括乙烯基磷酸酯、乙烯基磺酰氟。本发明的锂离子电解液具有较好的阻燃性。采用该电解液的锂离子电池在高电压下工作时，不仅具有较好的循环稳定性，还在高温下具有较好的安全性能。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池电解液添加剂、锂离子电池电解液及锂离子电池，属于锂离子电池技术领域。

背景技术

锂离子电池由于具备比能量高、循环寿命长、无记忆效应等优点，广泛应用于手机、电脑、相机、电动汽车等多个领域。然而，随着科学技术的不断发展，各个应用领域对锂离子电池的性能都提出了更高的要求。其中，最为迫切的就是在保证安全的前提下提高锂离子电池的能量密度。目前常用的提高锂离子电池的能量密度的方法是采用高电压正极材料，如LiCoPO₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄、 LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂等材料。但是，目前商业用的碳酸酯基电解液电化学温度窗口低，当电池电压达到4.5V左右时该类型的电解液便开始在正极材料表面发生氧化分解副反应，影响锂离子电池的性能。因此，要提高锂离子电池的能量密度，除了需要找到具有高嵌锂电位的正极材料外，还需要研发能够与其相匹配的高压电解液。

申请公布号为CN104823318A的中国专利申请公开了一种非水电解液及使用该非水电解液的蓄电设备。该非水电解液为在非水溶剂中溶解有电解质盐的电解液，非水溶剂为环状碳酸酯或链状碳酸酯，并且在非水电解液中含有0.001～5wt％的乙烯基磺酰氟。该非水电解液能够提高在高电压下使用蓄电设备时的电化学特性，进而能够提高高电压循环后的放电容量维持率。但是该非水电解液安全性能较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液添加剂，该添加剂可以使电解液具有阻燃性能。

本发明的目的还在于提供一种锂离子电池电解液，该电解液在高温时不易燃烧，能够提高锂离子电池的安全性能。

本发明还提供了一种采用上述锂离子电池电解液制备的锂离子电池，该锂离子电池具有较高的安全性能。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种锂离子电池电解液添加剂，包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。

在电解液中引入磷酸酯基团，当电池的电压达到磷酸酯的还原电位时，磷酸酯会先于电解液发生电化学反应，在电极表面形成一层致密的界面膜，避免了电解液主体溶剂在电极表面发生连续的电化学反应，进而提高电池的安全性能和循环性能。而且该界面膜具有良好的离子传导能力，有利于电池获得良好的动力学性能。同时当电解液温度较高时，乙烯基磷酸酯分子可气化生成含磷自由基，该自由基可捕获电解液中有机溶剂生成的氧自由基和氢氧自由基形成热滞阻层，从而防止电解液的燃烧。优选的，乙烯基磷酸酯为乙烯基磷酸甲酯、乙烯基磷酸乙酯中的一种或两种的组合。

本发明所采用的添加剂以乙烯基磷酸酯为主，其质量为添加剂总量的 40～50％。采用较多的乙烯基磷酸酯，可以较大程度的提高磷的含量，有利于提高电解液的阻燃性。

电解液中加入乙烯基磺酰氟，当电池的电压达到磺酰氟的还原电位时，乙烯基磺酰氟也会在电极表面发生电化学反应，生成一层界面膜，进一步抑制了电解液与电极活性物质的接触，提升电池的安全性能和循环稳定性。

一种锂离子电池电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂。所述添加剂包括乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟。

本发明的锂离子电解液具有较好的阻燃性甚至不燃，提高了锂离子电池的安全性能。