[发明专利]电解液添加剂、电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及电解液添加剂、电解液及锂离子电池，其中电解液添加剂具有式(I)所示结构：该电解液添加剂兼具成膜特性与抑制电解液酸度和色度上升的特性，能够有效地提高电池的循环性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，特别涉及电解液添加剂、电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池电解液一般由锂盐、溶剂和添加剂组成。六氟磷酸锂作为目前商业化大量使用的锂盐，具有溶解性好、电导率高等优点。然而，六氟磷酸锂热稳定性差，高温环境下容易发生分解反应(LiPF₆→LiF+PF₅)，生成的五氟化磷，五氟化磷化学性质活泼，能与电解液中存在的微量杂质发生反应，进而引起电解液酸度和色度的快速上升，恶化电解液品质、降低电池容量和循环性能。常用的碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、硫酸乙烯酯(DTD)等添加剂具有良好的成膜效果，但对电解液稳定性没有改善效果，而DTD这种成膜添加剂，本身的稳定性较差，高温下反而会进一步加剧电解液品质的恶化。行业中常用亚磷酸酯类化合物作为电解液稳定剂，这类添加剂虽然有助于抑制电解液色度上升，但是其与石墨负极兼容性差，即使在几百ppm的微量添加情况下，对电池循环性能也会有轻微的负面影响。

因此，继续开发一类兼具成膜特性与抑制电解液酸度和色度上升特性的电解液添加剂。

发明内容

基于此，有必要提供一种电解液添加剂、电解液及锂离子电池，该电解液添加剂兼具成膜特性与抑制电解液酸度和色度上升的特性。

一种电解液添加剂，具有式(I)所示结构：

X₁、X₂、X₃和X₄中有一个为N，其余为CR₁；

R₁选自：H、5-6元芳基、5-6元杂芳基、C_1-8烷基、C_2-8烯基、C_0-8烷基硅基、R₀取代5-6元芳基、R₀取代5-6元杂芳基、R₀取代C_1-8烷基、R₀取代C_2-8烯基、或R₀取代C_0-8烷基硅基；

R选自：5-6元芳基、5-6元杂芳基、C_1-8烷基、C_2-8烯基、C_0-8烷基硅基、R₀取代5-6元芳基、R₀取代5-6元杂芳基、R₀取代C_1-8烷基、R₀取代C_2-8烯基、或R₀取代C_0-8烷基硅基；

R₀选自：C_1-6烷基、C_1-6烷氧基或卤素。

一种电解液，包括添加剂，所述添加剂包括第一添加剂，所述第一添加剂为上述电解液添加剂。

一种锂离子电池，包括正极材料、负极材料和上述电解液。

本发明具有以下有益效果：

通过采用包含式(I)所示结构的含氮五元杂环磺酸酯类化合物的电解液添加剂，能有效地抑制电解液酸度和色度的上升，提高电解液在高温下的稳定性，且该类化合物具有优异的成膜特性，在电池首次充电过程中，能在负极还原形成稳定的SEI膜，故能够有效地改善电池的循环性能。本发明技术人员推测能够产生上述技术效果的原理如下：