[发明专利]一种电解液添加剂、非水电解液及锂离子电池

说明书

本发明提供一种电解液添加剂、非水电解液及锂离子电池，该电解液添加剂包含具有结构式1的化合物，其中，R₁、R₂、R₃、R₄各自独立地选自氢原子、卤素原子、氰基、烃基或硒酚基团。本发明的电解液添加剂含有硒酚结构，使用该电解液添加剂在化成阶段能于钴酸锂正极原位聚合形成电导率高、网状的聚硒酚CEI层。该聚硒酚CEI层韧性极高，能有效的避免因钴酸锂相变产生的体积变化而造成的CEI膜破裂；且在循环的过程中，硒可代替部分析出的O^2‑在钴酸锂的表面稳定循环过程中氧的晶格，捕获氧自由基，阻止正极钴酸锂中钴的溶出，起到了很好地稳定钴酸锂正极的作用，故而可有效地提高锂离子电池的循环性能和高温存储性能。

技术领域

本发明涉及二次电池领域，具体涉及一种电解液添加剂、非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高比能量、无记忆效应、循环寿命长等优点被广泛应用于3C数码、电动工具、航天、储能、动力汽车等领域，电子信息技术及消费产品的快速发展对锂离子电池高电压以及高能量密度提出了更高的要求。目前，国内外数码类电子产品电池的生产厂家，都在朝高电压锂离子电池这个方向发展。

钴酸锂具有放电平台高、比容量较高、循环性能好、合成工艺简单等优点。钴酸锂(LCO)是目前3C锂电池正极材料的主流，市场需求稳步上升，故LCO的产量逐年稳步增加。高电压(≥4.5V)LCO的产业化，更是将LCO的推升到一个全新的发展平台。从常规LCO 140mAh/g(4.2V)的克容量到220mAh/g(4.6V)的克容量，LCO的克容量密度可增加21％，对应着电池具有更长的续航能力，能够更好的支撑通信技术由4G向5G甚至6G升级。目前改性的4.35V、4.4V及4.45V LCO电池及匹配的电解液已经产业化，然而4.5V及以上的高电压LCO电池技术仍存在一系列的挑战。

具体表现在：Li_1-xCoO₂的理论比容量可高达274mAh/g。通常当x＞0.7以上时，理论上LCO的截止电压大于4.5V。但是，当LCO充电至4.5V以上电压时，它会经历从O3六方相到杂化O1-O3相的有害相变，此过程伴随着晶格层间的滑动和O3晶格结构的部分塌陷。伴随着LCO的内部应力增加，进一步导致LCO裂纹形成和颗粒破碎。另外，由于O^2-:2p共振带的顶部与低自旋Co^3+/4+:t_2g共振带重叠，所以氧在高电压下开始发生氧化还原反应。由于过氧根离子O^1-的离子迁移率高于O^2-，在LCO表面的O^-容易转化为O₂并脱离LCO颗粒，这会破坏正极-电解质界面，从而导致界面不稳定。因此，为了获得稳定的循环性能，LCO的截止电压通常低于4.5V。所以设法稳定钴酸锂材料的正极结构，捕获氧自由基，减少钴离子溶出能有效的提升钴酸锂锂离子电池的高温性能和循环性能。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种电解液添加剂，此电解液添加剂能提高锂离子电池于高电压体系下的高温存储性能和循环性能。

本发明的目的之二在于提供一种含上述电解液添加剂的非水电解液。

本发明的目的之三在于提供一种含上述非水电解液的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明第一方面提供一种电解液添加剂，包含具有结构式1的化合物，

其中，R₁、R₂、R₃、R₄各自独立地选自氢原子、卤素原子、氰基、烃基或硒酚基团。