[发明专利]电解液添加剂、电解液和电池

说明书

本发明涉及一种电解液添加剂、电解液和电池，该添加剂具有式(Ι)的结构。本发明的电解液添加剂，可以吸附和络合电解液中的小分子物质(如Cl^‑、SO₄^2‑、HF、H₂O等)，从而改善电解液的热稳定性，抑制电解液酸度和色度的升高。此外，添加剂在充放电循环或高压下，可以络合电极中溶出的过渡金属离子，避免了过渡金属离子对电极的破坏，从而可以显著改善电池的循环、储存及浮充性能。同时，本发明的电解液还大幅度提高了电池在低温下的放电容量。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种电解液添加剂、电解液和电池。

背景技术

电池(例如，锂离子电池)具有较高的比能量、优异的循环性能，同时具有较高的工作电压，因此在数码、储能、动力、军用航天和通讯设备等领域被广泛使用。目前，商业化的锂电池用的电解液主要由溶剂和锂盐组成，其中溶剂主要是以环状和线型的混合溶剂为主、锂盐以六氟磷酸锂(LiPF₆)为主，为锂离子在电池正负极之间的穿梭提供必要的保障。然而，六氟磷酸锂热稳定性较差，容易发生水解反应并产生PF₅，而PF₅极易与电解液中微量杂质反应引起电解液色度上升和产生氟化氢，生成的HF容易腐蚀电极材料，加速电解液的分解，从而，降低电池容量和循环稳定性。同时，电解液中的杂质(如Cl^-、SO₄^2-)也会对电解液热稳定性和电化学稳定性产生显著的劣化。

因此，在保证提高锂电池在高电压下的循环、低温储存性能和浮充性能的前提下，提供一种能够提高电解液稳定性的添加剂，也成为锂电池行业发展一直被关注和追求的课题之一。

发明内容

本发明提供了一种电解液添加剂，能够使电解液的酸度和色度保持相对稳定，同时可以提高在高电压下的循环、低温、储存性能和浮充性能。

本发明还提供了一种电解液，由于加入了上述添加剂，使本发明的电解液的酸度和色度保持相对稳定，同时可以提高锂电池在高电压下的循环、低温、储存性能和浮充性能。

本发明还提供了一种电池，在提高高电压下的循环、低温、储存性能和浮充性能的前提下，电解液的酸度和色度也能够保持相对稳定，同时低温下的放电容量也得到明显提高。

本发明提出的技术方案是：

第一方面，本发明提出一种电解液添加剂，该添加剂具有式(Ι)的结构：

本发明的电解液添加剂，可以吸附和络合电解液中的小分子物质(如Cl^-、SO₄^2-、HF、H₂O等)，从而改善电解液的热稳定性，抑制电解液酸度和色度的升高。此外，添加剂在充放电循环或高压下，可以络合电极中溶出的过渡金属离子，避免了过渡金属离子对电极的破坏，从而可以显著改善电池的循环、储存及浮充性能。同时，本发明的电解液大幅度提高了电池在低温下的放电容量，发明人推测，可能是由于本发明的添加剂可以作为正极和负极界面成膜的诱导剂，从而使得正极和负极表面界面膜产生多孔结构，有利于锂离子的传输，从而可以大幅度提高电池在低温下的放电容量。

本发明的电解液的色度值变化明显小于现有电解液的色度值的变化。具体地，本发明的电解液在53℃-57℃温度下存储12天-17天后，其色度值相对于存储前的色度值变化为4Hazen-6Hazen。其中，色度测定方法采用铂-钴比色法。显然，采用其他测试方法得到的数值换算后，在本发明上述范围内，也在本发明的保护范围内，发明人对其他方法不作特别限定。