[发明专利]一种高能量密度型锂离子电池电解液及其应用

说明书

本发明提供了一种高能量密度型锂离子电池电解液及其应用，其中，电解液包括非水溶剂、电解质锂盐、功能型添加剂、其他添加剂，其中，所述功能型添加剂为硅氧类添加剂和硼酸酯类添加剂，所述硅氧类添加剂包括以下一种或者几种的混合：所述硼酸酯类添加剂包括以下一种或者几种的混合：通过本发明的技术方案，硅氧类添加剂和硼酸酯类添加剂联合使用，协同作用，在电极表面形成稳定的低阻抗界面膜，提升高能量密度型锂电池的循环稳定性，该电解液能够适用于以高镍材料、硅碳材料作为正负极的电池，电池的存储性能得到了有效提升，电池厚度膨胀得到了有效抑制，整体上提升了电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液技术领域，具体而言，涉及一种高能量密度型锂离子电池电解液及其应用。

背景技术

锂离子电池作为当前最重要的电化学储能器件之一，其应用范围已经从小容量电池在消费电子产品、电动工具上的应用，逐渐扩展到新能源电动汽车、电动船舶、电动飞机、机器人等新兴领域，这些领域不仅要求锂离子电池具有更大的容量，对其能量密度也不断提出更高的要求。最初，索尼公司于1991年商业化的锂离子电池能量密度只有80W·h/kg；现如今，锂离子电池的能量密度已达到300W·h/kg。

高能量密度电极材料，如镍钴锰类三元正极材料，与目前常规的电解液体系搭配时，存在循环性能和安全性能下降等问题。针对高镍材料氧化性强、硅碳材料厚度膨胀较大等问题，开发相适应的电解液体系尤为关键。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种高能量密度型锂离子电池电解液及其应用，通过功能性添加剂相互协同作用，在电极表面形成一层稳定的界面膜，提升高能量密度锂离子电池循环稳定性；同时，提高电解液的热稳定性，控制界面副反应，而且针对高镍材料、硅碳材料，厚度膨胀较小，显著提高了电池的安全性能。

为了实现上述目的，本发明的第一方面的技术方案提供了一种高能量密度型锂离子电池电解液，包括非水溶剂、电解质锂盐、功能型添加剂、其他添加剂，其中，所述功能型添加剂为硅氧类添加剂和硼酸酯类添加剂，

所述硅氧类添加剂包括以下一种或者几种的混合：

所述硼酸酯类添加剂包括以下一种或者几种的混合：

在该技术方案中，硅氧类添加剂具有更好的氧化稳定性，优先在负极表面形成一层稳定的Si-O-Si、Si-Ox、C-O-Si等网状基团结构，能够更好地改善负极材料的循环稳定性，同时，硼酸酯类添加剂B-O键可以钝化正极表面的活性中心，从而抑制过渡金属引起的电解液分解，提高正极表面LiF的溶解度，形成低阻抗的稳定的CEI膜，能够更好地改善正极材料的循环稳定性，这两种功能型添加剂协同作用，可以有效提升高能量密度型锂离子电池电解液的循环性能，而且，该电解液能够适用于以高镍材料、硅碳材料作为正负极的电池，电池的存储性能得到了有效提升，电池厚度膨胀得到了有效抑制，整体上提升了电池的安全性能。该高能量密度型锂离子电池电解液的相容性好，水分、酸值均合格，而且电解液的电导率也得到了一定的提升。

优选地，硅氧类添加剂用量为电解液总质量的0.01％-5％，硼酸酯类添加剂用量为电解液总质量的0.01％-4％。

优选地，所述硅氧类添加剂为二(三甲基硅氧基)环丁烯，其用量为电解液总质量的1％；

所述硼酸酯类添加剂为1,4-二氧杂-螺[4,5]癸-7-烯-8-硼酸频哪醇酯，其用量为电解液总质量的2％。