[发明专利]一种高温型锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及了一种高温型锂离子电解液和含有该电解液的电池，所述电解液中包括添加剂A，所述添加剂A为含有炔基的硫代磷酸酯化合物，与目前常用的不饱和磷酸酯不同的是，该化合物只保留一个三键，同时将氧原子换成了同族的硫，这使得该化合物在参与正极成膜时形成的阻抗较小，不会对电池的低温性能造成影响，同时该化合物拥有更低的氧化电位，使其在正极更容易被氧化，从而参与成膜，阻止了高温下电解液对正极的破坏作用从而达到改善高温性能的目的。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高温型锂离子电池电解液以及应用该电解液的锂离子电池。

背景技术

近年来，锂离子电池的应用领域快速扩展，尤其是电动汽车，大型储能电站等在其他方面的应用，对电池的高能量密度的需求变得更加迫切。

为了达到更高的能量密度要求，一般通过提高锂离子电池的工作电压或者采用高镍材料两种方法来实现。高电压或者高镍时代的到来，使得开发电解液新型的添加剂格外重要。传统的电解液在非水有机电解液在高电压(4.5V以上电压)电池体系中，充电过程会与正极材料发生副反应进而发生氧化分解，产生二氧化碳和水等氧化产物，气体的产生会是软包电池发生鼓胀，水的产生使得电解液体系发生反应生成HF，HF会导致正极材料中金属离子的溶出，进而导致材料的结构发生畸变或者坍塌。最终导致电池的循环性能下降、体积膨胀、出现析锂等一系列的问题。因此，开发合适的电解液添加剂保护在高电压下电解液对正极材料的破坏一直是锂离子电解液开发工作中的重中之重。目前已经开发出了像PST/不饱和磷酸酯/含B类锂盐等高温型添加剂，但是这些添加剂都有一个共同的缺点，他们的加入会增大电池的阻抗，导致电池低温性能变差，出现析锂等情况。

现有专利文献中也有不少关于通过采用在电解液中添加添加剂来提高电解液的稳定性，从而提高锂离子电池的性能的相关报道，例如：

发明专利CN 106558732 B公开了一种锂离子电池电解液和锂离子电池，其电解液中的添加剂含有硫代磷酸酯类有机物，其添加的硫代磷酸酯有机物是硫元素取代了磷酸酯化合物中双键上的氧原子后形成的有机物，添加这种有机物后，能够在将锂离子电池的循环性能提高至少16％的同时，将阻燃性也显著地提高。

发明专利CN 109950620 A公开了一种非水电解液及锂离子电池，非水电解液中包括有机溶剂、锂盐和磷酸酯类化合物，其磷酸酯类化合物中没有硫原子取代，能够解决锂离子电池的高温循环性能和低温存储性能。

上述文献公开的添加剂为含硫添加剂或含磷添加剂，化合物中不含有炔基，在锂离子电池的正极成膜时阻抗较大，不能在形成稳定的钝化膜。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种电解液，该电解液可以促进正极表面保护膜的形成，抑制正极材料对非水电解液体系的氧化作用，减轻电解液在高温下的胀气情况。除此之外，该电解液不会引起电池阻抗的增大，不会导致电池低温性能下降。为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种高温型锂离子电池电解液，包括基础电解液和添加剂A，所述添加剂A为含有炔基的硫代磷酸酯化合物，所述添加剂A的化学式(1)如下：

其中，R₁、R₂各自独立地选自烷基、烷氧基、烯烃基、卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯烃基、醚氧基中的一种，其中R₁、R₂为卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯烃基时，卤代为部分取代或全取代。

如上所示的任意结构的化合物均可以作为添加剂的成分，应用于锂离子电池中。具体应用中，可以以单一化合物作为电解液添加剂而使用，也可以将上述添加剂与其它化合物复合使用作为电解液添加剂。

进一步地，所述添加剂A为具有如下化学式(2)～(4)的化合物：