[发明专利]一种匹配高镍正极锂离子电池的电解液

说明书

一种匹配高镍正极锂离子电池用电解液，该电解液含有锂盐、有机溶剂、添加剂A和添加剂B，添加剂A为硼酸酯化合物，添加剂B为磷酸酯化合物。将该电解液应用于高镍正极锂离子电池中，其截止工作电压为4.4～4.5V，工作温度可达55℃，与现有技术相比，使用该电解液的锂离子电池具有良好的耐高温耐高压循环性能和良好的倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种匹配高镍正极锂离子电池的电解液，适用于提高高镍正极锂离子电池的耐高温耐高压循环性能。

背景技术

为应对日益突出的燃油供求矛盾和环境污染问题，推动新能源汽车产业成为可持续发展的紧迫任务，续航里程的突破是新能源汽车的主攻方向之一，开发具有高能量密度的电池体系迫在眉睫。高镍正极材料(镍的摩尔分数大于等于0.6)拥有更高的能量密度，有望在新能源汽车中展现风采。但高镍材料存在循环容量保持率低，热稳定性差等问题，这阻碍了高镍电池商业化进程。

发明内容

虽然高镍正极材料具有诸多优点，但随着动力电池能量密度的提升，电压也会随之提高，电压越高，电解液的分解能力则越强。针对高镍体系，根据其漏电流(即通过绝缘体流过的电流)和过渡金属离子溶出的测试结果表明，提高动力电池正极材料中的镍含量，过渡金属离子的溶出会增加，而溶出的过渡金属离子在负极被还原析出后，会破坏负极表面的SEI膜。此外，提高电压还会明显增大漏电流。这样动力电池在高温环境下的存储性能和循环性能就会受到影响，导致循环容量保持率低，同时材料中镍含量的提高也会导致动力电池的安全性能下降，阻碍了高镍电池商业化进程。

目前对于高镍正极材料的电解液的开发主要集中在解决高温、高电压下电池循环稳定性和安全性能方面。Electrochimica Acta Vol.254,P.112,(2017)中将0.5wt.％有机硅的化合物加入到常规电解液中，应用到LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂/Li电池，可在3.0-4.5V工作电压条件下提高电极材料与电解液的界面稳定性，抑制电解液分解，经过150次循环后，电池容量仍保持83.6％。Chemistry of Materials Vol.30,P.2726,(2018)报道了将0.5wt.％三苯基氧化膦加入到碳酸酯基电解液中改善graphite/LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂电池的容量保持率，可在2.8-4.3V电压下295次循环后容量保持80％。Journal of Power SourcesVol.372,P.24,(2017)中将三苯基硼酸酯加入到碳酸酯基电解液中使得LiNi_0.7Co_0.2Mn_0.1O₂/Li电池在3.0-4.3V在60度下，经100次循环后容量保持率可以达到88.6％。Journal of Power Sources Vol.360,P.480,(2017)报道了SO₃-基两亲性有机物参与SEI膜形成后，可使LiNi_0.8Mn_0.1Co_0.1O₂/Li电池在3.0-4.3V电压下，50次循环后容量保持率提高到97.4％。

中国专利文献201610193138.7涉及环状硫酸酯化合物和异氰脲酸酯添加剂应用到高镍正极锂离子电池中，有利于提高循环性能及改善高温存储产气问题。中国专利文献201710718941.2涉及含有烷基胺类化合物、硅氮类化合物和硅氧烷类添加剂的电解液用于高镍三元正极材料电池，可提高电池的常温高温循环性能及高温存储性能。