[发明专利]高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液、电池及其化成方法

说明书

本发明公开了一种高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液、电池及其化成方法，本发明提供的高电压锂离子电池电解液添加剂为吡啶基化合物，通过在高温和高电压下的化成，使吡啶类化合物添加剂得到较为充分的分解，在正负极的表面形成含Li_xNO_y的稳定界面膜，抑制高电压下，电解液与正极界面的副反应，同时抑制过渡金属离子的溶出以及过渡金属离子对负极界面膜的破坏，提高电池的效率和循环性能，尤其是提高电池高温下的电化学性能，而且具有添加量小、成本低和合成简单等优点，易于实现，利于广泛推广应用。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种高电压锂离子电池电解液添加剂、电解液、电池及其化成方法。

背景技术

发展新能源汽车是有效应对能源与环境挑战的重要战略举措。发展新能源汽车是我国从“汽车大国”迈向“汽车强国”的必由之路。近年来,新能源汽车产销量呈现井喷式增长，全球保有量已超过130万辆，已进入到规模产业化的阶段。为了满足电动汽车跑得更远、跑得更快、更加安全便捷的需求，进一步提高比能量和比功率、延长使用寿命和缩短充电时间、提升安全性和可靠性以及降低成本是动力电池技术发展的主题和趋势。

目前商用的动力电池正极材料主要为磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元材料，然而磷酸铁锂存在比能量低的问题，而三元材料中含有较多的钴，受限于匮乏的钴资源和高额的成本，当前的三元动力电池成本较高，且随着政府补贴的持续退坡，为新能源汽车的发展带来巨大的挑战，因此发展无钴的具有高比能量的正极材料势在必行。

尖晶石结构的镍锰酸锂是一种无钴的高电压正极材料，具有低成本的优势，其电压平台高达4.7V，同时其具有133mAh/g的可逆比容量，具有高的能量密度，是理想的下一代动力锂离子电池正极材料。

然而在高电压下，镍锰酸锂界面会和电解液发生副反应，在高温下，尤为严重，副反应产生的HF对正极界面造成破坏，同时引起过渡金属离子的溶解，过渡金属离子迁移至负极，会破坏负极表面的界面膜，这些均会引起电池电化学性能恶化，尤其是高温下，循环性能较差。

公开号“CN101673852”，名称为“一种电解液添加剂及含该添加剂的电解液及锂离子电池”的专利公开了一种电解液添加剂及含该添加剂的电解液及锂离子电池，其提出以卤代吡啶作为锂离子电池电解液的阻燃添加剂，通过卤和氮原子对氢氧自由基的阻燃抑制作用提高电池的安全性，同时通过氮原子的孤对电子对与阴离子的复合，提高锂离子迁移数，提高电池的循环性能和倍率性能。然而该卤代的吡啶化合物在低压下，无法分解，且没有经过特殊的化成方式，无法在正负极的表面形成紧密且稳定的界面膜，无法抑制高电压下，尤其是高温下，电解液与正极界面的副反应，无法阻止HF对正极界面的腐蚀破坏，同时无法抑制对过渡金属离子的溶出及其对负极界面膜的破坏等，对电池的电化学性能的改善比较有限。

公开号“CN108321433A”，名称为“一种提高锂离子电池低温性能的电解液添加剂及电解液”的专利公开了一种提高锂离子电池低温性能的电解液添加剂及电解液，其提出含供电子基团的吡啶作为添加剂提高锂离子电池的低温性能，通过吡啶中氮原子的负电趋势，与锂盐形成协同作用，提高电解液的离子与电子能力，同时利用烷基的疏水性和亲水性的亚胺基降低电解液的表面张力，提高电解液的浸润性，从而改善锂离子电池的低温循环性能，然而同样的，该吡啶类添加剂没有经过高电压和高温的化成，未在正负极界面处形成紧密且稳定的界面膜，对电池循环性能的改善有限。

发明内容

针对上述的不足，本发明目的之一在于，提供一种能在高电压下可在正负极界面形成紧密且稳定的界面膜，抑制电解液分解和过渡金属离子溶出，改善电池循环性能的高电压锂离子电池电解液添加剂。

本发明目的之二在于，提供一种含有上述高电压锂离子电池电解液添加剂的高电压锂离子电池电解液。

本发明目的之三在于，提供一种含有上述高电压锂离子电池电解液的高电压锂离子电池。