[发明专利]一种锰酸锂锂离子电池非水电解液

说明书

本发明公开了一种锰酸锂锂离子电池非水电解液，涉及锂离子电池技术领域。所述锰酸锂锂离子电池电解液包含电解质锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂，所述成膜添加剂中包含硼酸类化合物。本发明中的硼酸类添加剂能在正极材料表面形成保护膜，抑制锰酸锂材料中锰离子的溶出，同时能够络合电解液中的二价锰离子，抑制锰酸锂电池容量的衰减，还能够参与负极成膜，改善负极SEI膜的结构，从而提升电池的常温循环性能、高温循环性能和高温储存性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锰酸锂锂离子电池非水电解液。

背景技术

锂离子电池由于具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点，被广泛应用于3C数码产品、电动工具、电动汽车等领域。尤其是在3C数码领域，近几年来移动电子设备，如智能手机移动电源更轻、更薄的发展趋势使得锂离子电池越来越受欢迎。

目前商业化的正极材料主要以锰酸锂材料、三元材料、钴酸锂材料、磷酸铁锂材料为主，与其他三种正极材料比较，锰酸锂材料具有价格便宜，环境友好，安全性好等特点，广泛应用于电动车，储能设备，移动电源等产品上。但锰酸锂材料也会存在一些缺点，如室温及高温循环差，室温存储和高温存储后电池不可逆容量大，电压明显下降，这些缺点对于电池厂的出货情况影响很大，同时对终端客户的使用也造成很大影响。

锰酸锂锂离子电池容量衰减，主要有如下原因：①LiMn₂O₄在深度放电或者大功率充放电时，会转化为四方相的Li₂Mn₂O₄，材料中Mn被还原为三价，这种价态变化会导致Jahn-Teller效应引起材料的变形，引起晶胞体积增加7.5％左右，破坏材料晶体结构，引起容量衰减。②Mn²⁺会溶解到电解液中，导致不可逆的容量损失。据研究表明，常温下锰溶解所造成的直接容量损失仅仅占一小部分。室温和50℃条件下锰溶解造成容量损失分别为23％和34％，高温下容量损失的主要原因是锰溶解，因此减小高温下的锰溶解是减小容量损失的关键。在反应过程中，Mn³⁺会发生歧化生成Mn⁴⁺和Mn²⁺，二价锰离子会溶解到电解液中，造成活性物质流失：2Mn³⁺(s)→Mn⁴⁺(s)+Mn²⁺(aq)；③HF分解出的H⁺和LiMn₂O₄发生反应生成Mn⁴⁺和Mn²⁺，Mn²⁺会溶解到电解液中，从而导致锰的损失，产生尖晶石结构的破坏；LiPF₆+H₂O→POF₃+2HF+LiF，4H⁺+2LiMn₂O₄→3γ-MnO₂+Mn²⁺+2Li⁺+H₂O。

由于电解液中酸度的产生有如下方式：(1)LiPF₆分解产生HF；(2)电解液制备过程以及原材料中水份含量过大，造成HF的产生和增大。因此，针对以上问题，解决的思路通常为：①在正极表面形成一层保护性的CEI膜，阻断HF对尖晶石结构的侵蚀，使正极锰酸锂材料不能被HF溶解；②阻止Mn离子在负极上的沉积；③加入功能性添加剂，改善负极界面膜的成份和性质，从而使得Mn离子的沉积不对负极造成负面影响。因此，开发新的成膜添加剂对于解决上述问题具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种锰酸锂锂离子电池非水电解液，所述电解液添加剂具有良好的正极成膜性能，可有效解决锰酸锂锂离子电池的常温循环性能、高温循环性能和高温储存性能以及电池存储后的容量衰减问题。

为了实现上述目的，本发明的锰酸锂锂离子电池非水电解液包含电解质锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂，其中，所述成膜添加剂中包含硼酸类化合物。