[发明专利]一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池

说明书

一种高电压锂离子电池用非水电解液及锂离子电池，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C，其中：添加剂A为具有结构式1的环状磷酸酯化合物，具体为间苯三酚三(环状磷酸酯)，添加剂B为含有草酸根基团的锂盐；添加剂C为硫酸乙烯酯或其衍生物。本发明通过环状磷酸酯化合物和含有草酸根基团的锂盐两者配合使用，能有效地抑制胀气，提高锂离子电池的高温性能以及在常压和高电压下的循环性能和使用寿命；通过含有草酸根基团的锂盐和和硫酸乙烯酯类化合物两者联用可以使电池保持较低阻抗，进而使电池获得良好的低温性能。此外，电解液还具有高效阻燃效果，从而大幅提高电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液技术领域，尤其涉及一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

技术背景

自20世纪90年代商业化锂离子电池问世以来，由于锂离子电池具有电压高、比能量高、无记忆效应及循环寿命长等优点而普遍应用于手机、摄像机、笔记本电脑等3C消费类电子产品领域。近年来，全球新能源汽车取得飞速发展，锂离子电池在动力电池领域的应用也越来越普遍。而随着电动汽车续航里程的增加以及国家补贴政策的倾斜，对动力电池的能量密度要求也越来越高，提升锂离子电池的工作电压是增大电池能量密度的重要途径之一。高电压锂离子电池的性能主要是由活性材料和电解液的结构和性质所决定的，此外，电解液的匹配性也非常重要。近年来，已经开发出了多种高电压正极材料，但常规碳酸酯和六氟磷酸锂体系电解液在高电压下容易与正极材料表面发生副反应,影响高电压正极材料性能的发挥,已不能完全满足高电压锂离子电池的要求。因此,开发与高电压正极材料匹配的新型电解液显得尤其重要。

锂离子电池电解液主要由六氟磷酸锂、碳酸酯溶剂及添加剂组成，从经济效益考虑，发展合适的电解液添加剂来稳定电极/电解液界面更加受到研究者们的青睐，开发高电压添加剂是当前电解液研究的重点和热点。在众多研究成果中，磷酸酯类化合物表现出了优异的性能。例如，专利号为CN106410275A的发明专利公开了一种添加临苯环状磷酸酯化合物的锂离子二次电池电解液，这种临苯环状磷酸酯能够通过与五氟化磷及氟化氢络合，抑制高温下电解液中的副反应，提高改善高温存储性能。专利号CN103296311A和专利号CN1411619A的发明专利分别公开了一种以环状磷酸酯作为阻燃剂的电解液，能够提升电池的安全性能。

然而，上述专利中提到的，电解液中添加环状磷酸酯会明显增加锂离子电池的阻抗，不可避免地带来锂离子电池其它性能(如低温特性等)的劣化，限制了其实际性应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种高电压锂离子电池用非水电解液及锂离子电池，采用该电解液的高电压锂离子电池可显著改善其的循环性能和高温性能，同时兼顾低温性能，并大幅度提高锂离子电池的安全性能。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种高电压锂离子电池用非水电解液，所述高电压电解液包括电解质锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括添加剂A、添加剂B和添加剂C，其中：

所述添加剂A为具有结构式1的环状磷酸酯化合物，具体为间苯三酚三(环状磷酸酯)，结构式1如下：

其中，R1、R2、R3、R4、R5、R6各自独立地选自H、碳原子数为1～5的烷烃基或碳原子数为1～5的卤代烷烃基中的一种；

所述添加剂B为含有草酸根基团的锂盐；所述添加剂C为硫酸乙烯酯或其衍生物。

进一步地，添加剂A的R1、R2、R3、R4、R5、R6的卤代烷烃基中，H部分或全部被卤原子取代，卤原子选自F、Cl、Br中的一种或几种。

进一步地，所述添加剂A的间苯三酚三(环状磷酸酯)包括但不限于如下结构式2、结构式3、结构式4、结构式5所示的化合物中的一种或多种的组合。