[发明专利]锂离子电池电解液、锂离子电池

说明书

本发明属于电池技术领域，具体提供一种锂离子电池电解液。所述电解液包括有机溶剂、添加剂和电解质锂盐，所述的添加剂包括第一添加剂和第二添加剂，第一添加剂选自氧基硅烷异腈酸酯化合物的一种或几种，第二添加剂选自氟代环状碳酸酯中的一种或几种。第一添加剂和第二添加剂应用于锂离子电池电解液中，通过与电解液中存在的痕量水分、HF等成分反应，抑制锂盐分解，有效提高正、负极与电解液间的界面稳定性，提高锂离子电池容量、循环寿命，倍率性能等。本发明另提供应用上述电解液的锂离子电池。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，更具体地，涉及电解液及应用该电解液的锂离子电池。

背景技术

随着化石能源的不断消耗，资源和环境问题受到越来越多的关注。开发清洁、高效、可持续的能源存储与转化器件成为亟待解决的问题。作为新兴储能设备的代表，锂离子电池因为能量密度高、循环寿命长、输出电压高、绿色环保、无记忆效应等优点成为各国研究的重点。

电解液被誉为电池的“血液”，在电池中承载着锂离子的传输、在正负极界面生成固体电解质膜等重要作用。由于在电芯各部分制造过程中不可避免引入痕量的水分，且锂盐可能使电解液中存在游离的HF，此外，部分锂盐对水敏感，尤其是目前常用的LiPF₆，易与水反应生成POF₃、HF等强路易斯酸。这些生成的强路易斯酸会使碳酸乙烯酯（EC）、碳酸甲乙酯（EMC）和碳酸二甲酯（DMC）等溶剂在电极表面发生分解，形成碳酸锂（Li₂CO₃）、烷基锂盐（ROCOOLi）和氟化锂（LiF）等无机和有机物，覆盖在电极材料表面，造成电极/电解液界面阻抗增大，影响电池循环倍率等性能。同时，形成的HF会不断侵蚀正极材料，与处于高氧化态的过渡金属离子发生反应，造成过渡金属溶解，甚至造成正极材料的结构发生不可逆转变；此外，溶解的过渡金属离子会穿梭到负极材料表面还原成金属，破坏负极材料表面的固态电解质膜，造成锂离子电池中活性锂离子含量下降，恶化电池电化学性能。适当的添加剂有利于与电解液中存在的水和HF等强路易斯酸反应，从而有效解决阻抗增大、固态电解质膜破损、容量降低、循环性能倍率性能变差的问题。

目前，针对电池内部存在水分及HF等强路易斯酸的问题，解决方案集中在通过物理方法降低电芯水分含量，或用化学方法降低电解液中存在的水分及HF等后使用。申请号为CN201910615052.2的专利申请文件公开了电芯注液前干燥方法，通过循环干燥高温惰性气体，将干燥箱内的电芯反复抽真空，达到高效干燥锂离子电池电芯的目的；申请号为CN202011026718.X的专利申请文件公开了抑制锂离子电池水分的方法，通过向电解液中添加稳定剂，使用锂盐和胺类稳定剂并通过升温及抽真空的操作实现电解液中的水分和酸的稳定；申请号为CN202010257631.7的专利申请文件公开了处理再利用水、酸含量高的锂离子电池电解液的方法，通过向水分和酸含量高的电解液体系中添加羧甲基纤维素钠（CMC），并缓慢搅拌吸收水分和酸使电解液可以重新使用。

然而，上述方法均未涉及使用特定电解液，达到在充放电过程中有效清除电解液中痕量水分及HF等强路易斯酸的目的，并有效解决阻抗增大、固态电解质膜破损、容量降低、循环性能倍率性能变差的问题。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的第一个目的是提供一种锂离子电池电解液，所述电解液可以在充放电过程中有效清除痕量水分及HF等强路易斯酸，从而减少锂盐、溶剂等的分解，降低界面阻抗。本发明的第二目的是提供一种应用上述电解液的锂离子电池。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、添加剂和电解质锂盐。所述的添加剂包括第一添加剂和第二添加剂。第一添加剂为式1所示的氧基硅烷异腈酸酯化合物的一种或几种，第二添加剂为氟代环状碳酸酯的一种或几种。

（式1）