[发明专利]一种电解液添加剂及含该添加剂的电解液及锂离子电池

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种电解液添加剂及含该添加剂的电解液和锂离子电池。

【背景技术】

锂离子电池是一种新型的化学电源，因其具有能量密度大、工作电压高、寿命长、无环境公害的特点，广泛应用于移动电话等便携式电子产品中。因此其安全性等综合性能要求较高。

在锂离子电池的使用过程中，由于充电控制电路的故障，很容易出现过充，引起电池负极锂离子的不可逆还原，降低了电池的充放电循环效率；且当充电电压达到电解液的分解电压时，还会引起电解液在电池正极的分解，产生气体，使电池的内压上升，内部积热而失去稳定性，严重影响电池的循环寿命和安全性，甚至会导致电池的完全失效。因此，为锂离子电池寻求合适有效的过充电保护十分重要。

现有技术中，锂离子电池的过充电保护主要有物理方法的集成电路保护法和化学方法的过充保护添加剂法。集成电路法可靠、快捷，应用广泛，但是结构复杂，必须有塑料外包装，而且价格昂贵。现有过充保护添加剂包括联苯、环己基苯等基于聚合反应的添加剂，但联苯、环己基苯使用时会增加电池的内阻，使电池性能降低；和锂的卤化物、金属茂及其衍生物、苯的衍生物等基于还原氧化往复反应的添加剂，这几种添加剂过充保护效果明显，但在高充电电流下并不有效，同时会降低电池的循环及其它性能。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有添加剂使锂离子二次电池的安全性能得到提高的同时，其他综合性能降低的缺点，提供一种提高电池的综合性能的电解液添加剂，此添加剂不仅使电池具有很好的抗过充能力，提高了电池的安全性能，而且，含有此电解液添加剂的电池的高温循环性能和倍率放电性能均得到很大的提高。本发明同时提供含有该添加剂的电解液和锂离子二次电池。

本发明提供了一种锂离子二次电池电解液的添加剂含有式I所示的萘衍生物

式I

其中，R₁、R₂各自独立地选自含1-20个碳原子的烷基或含1-20个碳原子的卤代烷基；R₃～R₉各自独立地选自氢、卤素原子、含1-20个碳原子的烷基、含1-20个碳原子的卤代烷基或含1-20个碳原子的胺基中的任意一种。

本发明还提供了一种锂离子二次电池的电解液，该电解液含有溶剂、电解质和添加剂，其中，所述添加剂为本发明提供的添加剂。

本发明还提供了一种锂离子二次电池，该电池包括电池壳体、电极组和电解液，电极组和电解液密封在电池壳体内，电极组包括依次卷绕或叠置的正极、隔膜和负极，其中，所述电解液为本发明提供的电解液。

萘衍生物的氧化电位在4.2V以上，当电压达到自身的氧化电位时，可以发生氧化还原反应，把阴极电位锁定在其本身的氧化电位附近，从而达到防止电池过充电的目的，提高了电池的安全性。由于分子中的氮含有孤对电子，能够和阴离子形成复合物，不仅提高了电解液的电导率，还能增加锂离子的迁移数，从而使得电池的倍率放电和高温循环性能有明显提高。

采用本发明提供的锂离子二次电池电解液的添加剂，可以提高电池的安全性能，尤其是过充性能，含有此添加剂的电解液使电池在充满电后，以1C充电2.5h进行过充试验，电池不发鼓不起火不爆炸；可以提高电池的倍率放电性能，含有本发明的添加剂的电解液使电池的大电流放电容量有显著提高；还可以提高电池的高温循环性能。

因此，采用本发明提供的添加剂使电池的安全性能、倍率放电性能和高温循环性能均得到很大到的提高，电池的综合性能得到提高。

【具体实施方式】

本发明的目的在于克服现有添加剂在提高锂离子二次电池安全性能的同时降低电池综合性能的缺点，提供一种提高电池综合性能的电解液添加剂，此添加剂不仅使电池具有很好的抗过充能力，提高了电池的安全性能，而且，含有此电解液添加剂的电池的高温循环性能和倍率放电性能均得到很大的提高。

所述的锂离子二次电池电解液的添加剂含有式I所示的萘衍生物

式I