[发明专利]一种改善锂电池高温性能的电解液添加剂、电解液及电化学装置

说明书

本申请公开了一种改善锂电池高温性能的电解液添加剂、电解液及电化学装置。其中，所述电解液添加剂包括选自如下所示结构的化合物I或化合物II中的至少一种：所述电解液添加剂能够相对提升包含其的锂电池在高温下的容量保持率，并且还能提升在较高温度和充放电压下的容量保持率。

技术领域

本申请涉及锂电池领域，更具体地，涉及一种改善锂电池高温性能的电解液添加剂、包含该电解液添加剂的电解液及电化学装置。

背景技术

锂电池是一种二次电池(可充电电池)，其主要依靠锂离子(Li⁺)在正极和负极之间移动来工作。在锂电池充电过程中，Li⁺从正极脱嵌，经由电解质嵌入负极，使得负极处于富锂状态，实现电能至化学能的转化，而放电过程则正好相反。

锂电池由于具有较高的工作电压、能量密度高、环境友好等优点，在3C消费电池、动力电池和储能电池等方面均有广泛的应用，例如，当前锂电池已然充分应用于手机等移动通讯设备、5G基站、二三轮电瓶车、船舶、乘用车、客车、大型储能电站等领域，并且在航空航天、国防军工等领域也有广阔的应用前景。然而，某些领域对锂电池的性能要求比较苛刻，如体现在高温性能、循环性能、高电压性能和安全性能上，而电解液是决定这些性能的关键因素之一。因为，在锂电池中，电解液是唯一与正极、负极、隔膜都相接触的材料，其对电池的比容量、工作温度范围、循环效率及安全性能等都起着至关重要的作用。

目前商业化的锂电池大多采用石墨、中间相碳微球(MCMB)等碳材料或者氧化硅等硅材料作为电池负极，以LiCoO₂、LiMn₂O₄、NCM、NCA、LiFePO₄等材料作为电池正极，然后在正负极之间插入多孔聚乙烯PE、聚丙烯PP等材料制成的隔膜，最后灌注包含非水有机溶剂和电解质锂盐的混合溶液作为电解液来完成锂电池的制造。其中，商用电解液的电解质锂盐大部分采用六氟磷酸锂(LiPF₆)，但是其在高温下不稳定，一般在达到60℃时就会开始分解，产生PF₅等物质，这些物质会破坏负极SEI膜并影响正极活性材料，因此极大地制约了电池的高温性能。

目前正在研究寻求采用其它锂盐来替代六氟磷酸锂以提高电解液的耐高温性能，如四氟硼酸锂(LiBF₄)、二草酸硼酸锂(LiBOB)、二氟磷酸锂(LiF₂PO₂)、双氟磺酰亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、二氟草酸硼酸锂(LiODFB)和二氟双草酸磷酸锂(LiODFP)等在锂电池中的推广应用已见诸报道。然而，这些锂盐仍旧存在其它方面的缺陷，例如，LiBF₄虽然高温性能优良，但是SEI成膜不稳定；LiBOB和LiF₂PO₂等在碳酸酯溶剂体系中溶解度较低，温度变化时有析晶的风险；LiFSI被认为最有希望取代LiPF₆主锂盐地位，其高温性能优异，但是价格成本高昂，并且对金属铝存在腐蚀作用，因此会危害铝集流体和铝电池壳，因此还需要搭配其它适宜的添加剂来防止腐蚀铝，这进一步推高了成本。

因此，需要研究一种能够改善锂电池的耐高温性能且成本低廉的技术方案。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请提供一种改善锂电池高温性能的电解液添加剂、电解液及电化学装置，所述电解液添加剂能够相对提升包含其的锂电池在高温下的容量保持率，并且还能提升在较高温度和充放电压下的容量保持率。

为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种改善锂电池高温性能的电解液添加剂，所述电解液添加剂包括选自如下所示结构的化合物I或化合物II中的至少一种：

第二方面，本申请提供了一种锂电池电解液，其包含电解质锂盐、有机溶剂和根据本申请上述第一方面所述的电解液添加剂。