[发明专利]一种高压三元锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，公开了一种高压三元锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池。本发明的高压三元锂离子电池电解液包含非水有机溶剂、锂盐及添加剂，其中，添加剂中至少含有A、B、C三类添加剂，添加剂A是具有式M或N的化合物中的一种或多种，其中R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆分别独立地选自氢原子、氟原子、1‑4个碳的烷基、烯基、炔基、腈基、氟代烷基、芳基，添加剂B为含氟磺酰亚胺锂类化合物，添加剂C为1,3丙烯磺酸内酯或β‑磺基丙酸酐中的一种或多种。本发明通过将A、B、C三类添加剂联合使用可以满足三元高电压体系对长循环性能、高低温性能及储存性能的需求。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体是涉及一种高压三元锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池。

背景技术

发展高电压三元正极材料是提高锂离子电池能量密度的有效途径，但随着三元材料LiNi_1-x-y-zCo_xMn_yAl_zO₂(其中，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，且0≤x+y+z≤1)中镍含量的提升或限制电压的不断提高，电池材料的克容量逐渐增加的同时，电池的高低温性能难以兼顾，高温储存容易产气，循环过程中内阻增加较快，长循环寿命无法保证。

为解决高电压三元电解液的上述难题，发明专利CN201610160558.5中公开了一种含有1,3丙烷磺酸内酯、碳酸乙烯酯及其取代物和M-O-Si(其中M为B、C、N、P、S以及Al中的一种)化合物的添加剂，研究发现含该类添加剂的电解液容易造成电池的内阻升高，同时M-O-Si化合物密度较低，在电解液中呈现一定的不稳定性，对现实生产带来一定困扰；发明专利CN201610538401.1公开了一种包含砜类化合物和不饱和磷酸酯类化合物的锂离子电池非水电解液，研究发现该类电解液同样容易造成电池内阻的增加，当电池极片的涂覆面密度和压实密度较大时，容易造成电池容量突然降低的“跳水”现象，此外，砜类化合物与正负极界面的相容性较差，电池的长循环性能得难以得到保证。因此开发具有长循环稳定性，高低温兼顾并具有较低内阻的电解液体系是三元高电压动力电池商业化应用的关键要素。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供了一种高压三元锂离子电池电解液及含该电解液的锂离子电池，本发明的电解液中至少含有A、B、C三类添加剂，通过将A、B、C三类添加剂联合使用可以满足三元高电压体系对长循环性能、高低温性能及储存性能的需求。

为达到本发明的目的，本发明的高压三元锂离子电池电解液包含非水有机溶剂、锂盐及添加剂，其中，添加剂中至少含有A、B、C三类添加剂，添加剂A是具有式的化合物中的一种或多种，其中R₁,R₂,R₃,R₄,R₅,R₆分别独立地选自氢原子、氟原子、1-4个碳的烷基、烯基、炔基、腈基、氟代烷基、芳基，添加剂B为含氟磺酰亚胺锂类化合物，添加剂C为1,3丙烯磺酸内酯或β-磺基丙酸酐中的一种或多种。

本发明中添加剂A既可以参与负极SEI膜的形成，又能作用于正极界面，提高正负极材料的循环稳定性，通过在添加剂A中进一步改变官能团的性质，如在M或N结构中引入一些不饱和基团可以提高对正极的保护能力，并提升电池的高温储存效果。含氟磺酰亚胺锂类化合物一方面也可以在电池体系中参与钝化膜的形成，另一方面由于磺酰胺亚胺锂的特殊结构，能够明显提升三元电池在高电位状态下长期高温储存过程中的容量保持和恢复能力，保证电池的长日历寿命。添加剂C为1,3丙烯磺酸内酯或β-磺基丙酸酐，与添加剂A配合使用，在抑制电池产气方面有较好的效果，而通过将A、B、C三类添加剂联合使用可以满足高压三元锂离子电池对长循环性能、高低温性能及储存性能的需求。