[发明专利]锂离子电池电解液添加剂、电解液及其锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池电解液添加剂，其为具有以下结构式的2‑氟代的烟醛基化合物：其中R₁、R₂、R₃、R₄分别独立地选自含1～5个碳原子的饱和烷基、含1～5个碳原子不饱和烷基、含1～5个碳原子的氟代饱和烷基、含1～5个碳原子的氟代不饱和烷基、氢原子和甲氧基中的一种或多种。本发明还公开了一种锂离子电池电解液和一种锂离子电池。

本申请要求于2021年03月31日提交中国专利局、申请号为2021103524390发明名称为“锂离子电池电解液添加剂、电解液及其锂离子电池”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，特别是涉及锂离子电池电解液添加剂、电解液及其锂离子电池。

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。

发展高电压的锂离子电池是提高电池的能量密度的有效手段，镍锰酸锂是一种高电压的锂离子电池材料，主要由Ni和Mn组成，主要为Mn，是一种无钴的正极材料，具有低成本的优势，此外其工作电压高达4.7V，可逆比容量可达130mAh/g，能量密度高，是一种理想的下一代正极材料。然而在高电压下，正极材料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。此外在高电压下，目前最为常用负极还原剂碳酸亚乙烯酯会存在较为剧烈，引起电池性能的恶化。

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，无法分解无法在正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，此外在高电压下常规的负极还原剂如碳酸乙烯酯存在严重的分解，导致电解液的剧烈副反应，电池很快失效，无法在高电压的电池体系中使用，而无法在负极表面形成均匀且稳固的界面膜，电池的循环性能会较差。

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，该吡啶类添加剂同样存在上述的问题，且其中的亚胺基团，在高电压下，也存在较为严重的分解，其中的H原子与O原子结合产生的水，更会导致电池性能恶化。

发明内容

基于此，有必要针对电解液对电池循环性能的影响问题，提供一种锂离子电池电解液添加剂、电解液及其锂离子电池。

一种锂离子电池电解液添加剂，其为具有以下结构式的2-氟代的烟醛基化合物：