[发明专利]一种内盐型有机锂盐、锂电池电解液和快充型锂电池

说明书

本发明提供一种内盐型有机锂盐、锂电池电解液和快充型锂电池，所述内盐型有机锂盐具有如式(I)所示结构通式。本发明提供的有机锂盐其结构式包含有较强络合锂离子作用的R₁链段和较强吸电子能力的R₂链段或基团，有较强与锂离子配位能力和促进其他锂盐解离的能力，该有机锂盐容易参与SEI膜和CEI膜的形成，生成利于锂离子传导的CEI膜、SEI膜，从而改善锂电池的快充性能与循环稳定性，得到一种可满足市场需求的快充型锂电池。

技术领域

本发明涉及电化学技术领域，尤其涉及一种内盐型有机锂盐、锂电池电解液和快充型锂电池。

背景技术

近年来，随着人们对气候变化、空气污染问题的重视和不可再生能源枯竭的忧虑，可再生清洁能源的应用技术呈现蓬勃地发展。锂电池作为高效的清洁电能存储与输出装置，具有高比容量、长循环寿命、低自放电率、环境友好等特点，大规模应用于消费类电子产品、新能源动力汽车以及其他动力电池产品。尽管新能源动力汽车市场增长迅猛，但动力汽车用户对于电动汽车的满意程度仍然很有限。与加油的汽油车相比，新能源电动汽车的续航能力差和充电时间长的问题，极大地降低电动汽车用户的经济效益与时间利用率，严重限制了用户群体范围与数量。因此，快速充电性能已成为电池和电动汽车的主要追逐目标。然而，在常规的商业电池中，高倍率充电受到锂离子在电极和电解液中传输动力学较慢、电阻极化大、电解液分解加速、离子迁移产生的热量加速电解液分解副反应等因素的限制，从而降低能量的利用效率、加速电池容量衰减和功率退化。

基于锂电池快充存在的瓶颈问题，科研工作者为此做了一些研究。文献(PNAS,2012,109,1360-17365)使用具有三维柔性导电网络结构的石墨烯作为负载正、负极活性物质的集流体，制备出的全电池LFP||LTO在10C高倍率下能稳定循环100圈，但由于匹配的正极是能量密度较低的LFP正极材料，这种快充型全电池的比容量仍有提升空间。文献(Nat.Energy,2017,2,17012)提出在LiTFSI-LiBOB双盐的碳酸酯电解液中引入少量LiPF₆(0.05M)作为添加剂的策略，使生成的SEI膜表面因富含聚碳酸酯成分而变得致密，有利于抑制锂枝晶的生长，提高锂Li||NMC金属电池在1-3C条件下的快充性能与循环稳定性。现有技术中，CN110911655B公开了一种自组装超快充正极材料及其锂离子电池，在正极材料表面生长一层苯丙氨酸二肽自组装的肽纳米管，有利于电子的传输，可提高由该正极材料制备得到的锂离子电池在3C充放电条件下的循环性能。CN112713270A提出通过增加石墨微晶表面的可嵌锂缺陷，提升石墨负极材料的快充性能。CN112701291A提出通过以铜纳米线、碳纤维、纤维素膜为原料制备具有定向排列的复合纳米膜负极材料，由于具有相同取向的表面结构有利于锂离子迁移，降低负极材料的内阻，使得负极材料在3C条件下循环100圈后的容量保持率维持在87％以上。

尽管上述研究尝试从集流体、负极材料、SEI膜和正极材料等角度去改善锂电池的快充性能，但目前取得的进展仍不足以满足人们对充电速度的期望。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种内盐型有机锂盐、锂电池电解液和快充型锂电池，通过研发出一种可用于电解液的内盐型有机锂盐，从而获得具有优异快充放电性能与循环稳定性的锂电池。

第一方面，本发明提供一种内盐型有机锂盐，具有如下结构通式：

式中，Z为N、P或B；

R₁为其中，

R₁₁为-(CH₂)_mCH₃或-(CH₂)_p(CF₂)_qCF₃，m、p、q为0～10(包括端点，下同)内的整数，

n为1～12内的整数，