[发明专利]一种电解液添加剂、电解液及锂电池

说明书

本发明公开了一种电解液添加剂、电解液及锂电池，所述电解液添加剂的结构通式如式I所示：其中G1，G2，G3，G4可以独立为—O—、—CH2—、—G1—G2—，—G2—G3—，—G3—G4—可独立的为—CH2—CH2——或CH＝CH—，本发明的电解液添加剂可提高电解液的稳定性，含有该添加剂的电解液提高电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种电解液添加剂、电解液及锂电池。

背景技术

自锂离子电池商业化以来，开发改善负极成膜性能的添加剂并研究其作用机理和成膜成分已经非常广泛。开发比较成功的添加剂有1,2-亚乙烯碳酸酯(VC)，卤化碳酸乙烯酯(X-EC，X＝F，Cl，etc),亚硫酸乙烯酯和1,3-丙磺酸内酯(PS)等，这些添加剂的作用主要是优先于电解液溶剂发生还原分解从而抑制电解液的分解，在石墨负极形成良好的SEI膜，提高电极的可逆容量和稳定性。

除水除酸添加剂也越来越多的应用于电池工业中，主要是因为其官能团胺基、氰基、硫氰基等基团中大多含有大极性、含孤电子对并带有部分负电荷的原子(N、O、S)，由于这些原子很容易和HF和H2O形成稳定氢键，因此化合物才能在电解液中发挥稳定剂的作用。

相比之下，开发和研究作用于正极材料的具有优先于电解液溶剂发生氧化分解的添加剂相对要少很多，后来人们发现很少量的三联苯能够显著改善LiCO₂/graphite全电池的常温和高温循环性能和容量保持率。三联苯这些添加剂能够改善电池性能的作用机制在于，它们能够优先于电解液溶剂发生氧化反应并且产物沉积在正极表面形成非常薄的电导表面膜(Electro-conducting membrane，ECM)。这种膜可以避免活性正极与电解液的直接接触从而缓解电解液的分解。

目前常规的电解液通常在超过4.5V的充电电压之后发生氧化分解，因此不能满足高电压材料在锂离子电池中的使用。锰酸锂电池在高温存储和高温循环的过程中发生严重的容量衰减。这些问题都主要起源于正极和电解液差的界面性能所致。因此开发有效的功能性电解液添加剂改善活性正极与电解液的接触界面是非常有必要的。

发明内容

本发明的一个目的是提高锂离子电池的循环性能，并提供至少后面将说明的优点。

本发明的技术方案如下：

本发明提供一种电解液添加剂，其特征在于，所述电解液添加剂含有七氟丁酰基酯类化合物，所述化合物的结构通式如式I所示：

其中G1，G2，G3，G4可以独立为—O—、—CH2—、—G1—G2—，—G2—G3—，—G3—G4—可独立的为—CH2—CH2——或CH＝CH—中。

进一步的，所述添加剂为如下结构式中的至少一种：

本申请的另一方面，提供一种电解液，包括非水有机溶剂，锂盐和前述的电解液添加剂，所述电解液添加剂含量在所述电解液中的含量为0.01％-5％，以所述电解液的总重量计。

进一步的，所述非水有机溶剂为碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、二甲基甲酰胺、二乙基甲酰胺、亚硫酸二甲酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸甲丙酯、四氢呋喃、环氧乙烷、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丁酸甲酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯、丙酸乙酯、乙酸丙酯中的至少一种。

进一步的，所述非水有机溶剂在所述电解液中的含量为80％-90％，以所述电解液的总重量计。

进一步的，所述的锂盐为六氟磷酸锂、六氟砷酸锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、甲级磺酸锂、三氟甲基硼酸锂中的至少一种。

进一步的，所述锂盐的含量占所述电解液总质量分数的5％-15％。