[发明专利]一种高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括二氟磷酸代含硼锂盐，二氟磷酸代含硼锂盐的R₁～R₄取代基为二氟磷酸基‑PO₂F₂或‑F，且R₁～R₄中至少有一个为二氟磷酸基‑PO₂F₂。相比于现有技术，本发明的电解液不仅能改善高电压下锂离子电池的高温性能，而且其对电池循环性能及低温性能也都有很大的提升。另外，本发明还提供一种使用该电解液的高电压锂离子电池。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种高电压锂离子电池电解液及高电压锂离子电池。

背景技术

随着锂离子电池能量密度要求的不断提升，锂离子电池的充电截止电压也在不断提升，目前市场上的4.40V及以上高电压锂离子电池与4.40V以下锂离子电池相比普遍存在满电高温储存性能降低、高温循环寿命衰减快以及低温放电析锂等不足。

目前，将钴酸锂电池的充电截止电压从4.40V提高至4.50V，其有效发挥容量能从175mAh/g提高到了220mAh/g左右。但与此同时，电池的性能明显降低，尤其是电池的高温循环及高温存储性能。造成这些问题的原因主要有：①电解液在正极材料表面氧化分解。在高电压下，正极活性材料的氧化活性较高，高温条件促使其与电解液之间的反应进一步加剧，导致电解液的氧化分解产物不断在正极表面沉积，从而导致电池的内阻和厚度不断增长。②正极材料晶格中的金属离子溶出与还原。一方面，在高温下，电解液中的LiPF₆极其容易分解产生HF腐蚀正极活性物质，导致金属离子的溶出；另一方面，在高电压下，正极活性物质的过渡金属氧化物容易被还原而溶出，过渡金属离子穿过SEI膜后在负极表面被还原成金属单质，从而导致负极阻抗不断增大，恶化电池性能。

因此，有必要开发新的电解液来克服其中LiPF₆存在的易发生反应、不耐高温等缺陷，进而提升电池的耐压性、长循环寿命、安全性。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种高电压锂离子电池电解液，在改善高电压下锂离子电池的高温性能的同时，对电池循环性能及低温性能也都有很大的提升作用。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高电压锂离子电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括二氟磷酸代含硼锂盐，其结构如式Ⅰ所示，

其中，R₁～R₄为二氟磷酸基-PO₂F₂或-F，且R₁～R₄中至少有一个为二氟磷酸基-PO₂F₂。

二氟磷酸代含硼锂盐的合成方法如下所示：

作为本发明所述的高电压锂离子电池电解液的一种优选方案，所述二氟磷酸代含硼锂盐为以下化合物中的至少一种，

需要说明的是，当所含有的二氟磷酸基-PO₂F₂个数越多，其反应消耗的LiF就越多，因此能从更大程度上降低电池阻抗。以上化合物中最多含有四个二氟磷酸基团，在实用性上效果更加明显，性能更优。

具体地，二氟磷酸代含硼锂盐与LiF的作用机理如下：