[发明专利]一种锂电池电解液添加剂、电解液及电化学装置

说明书

本申请公开了一种锂电池电解液添加剂、电解液及电化学装置。其中，所述锂电池电解液添加剂包含以下通式I所示的化合物：其中，R₁、R₂、R₃和R₄相同或不同，且相互独立地为氢、卤素、取代或未取代的C₁至C₂₀的烷基或取代或未取代的C₆至C₁₈的芳基，其中所述取代或未取代的C₁至C₂₀的烷基或所述取代或未取代的C₆至C₁₈的芳基的取代基可以为卤素、C₁至C₂₀的烷基或C₆至C₁₈的芳基；表示单键或双键；以及n为1或2。所述电解液添加剂能够抑制电解液在较高的温度和工作电压下的产气现象，使之保持较高的循环稳定性，并且使得对应的锂电池在上百次的充放电循环后仍旧能够拥有较高的循环容量保持率。

技术领域

本申请涉及锂电池领域，更具体地，涉及一种锂电池电解液添加剂、包含该电解液添加剂的电解液及电化学装置。

背景技术

锂电池是一种二次电池(可充电电池)，其主要依靠锂离子(Li⁺)在正极和负极之间移动来工作。在锂电池充电过程中，Li⁺从正极脱嵌，经由电解质嵌入负极，使得负极处于富锂状态，实现电能至化学能的转化，而放电过程则正好相反。

相对于铅酸电池、镍氢电池和镍镉电池，锂电池由于具有较高的工作电压、能量密度高、环境友好、循环寿命长等优点，在3C消费电池、动力电池和储能电池等方面均有广泛的应用，例如，当前锂电池已然充分应用于手机等移动通讯设备、5G基站、二三轮电瓶车、船舶、乘用车、客车、大型储能电站等领域，并且在航空航天、国防军工等领域也有广阔的应用前景。然而，某些领域对锂电池的性能要求比较苛刻，如体现在高低温性能、循环性能和安全性能上，而电解液是决定这些性能的关键因素之一。因为，在锂电池中，电解液是唯一与正极、负极、隔膜都相接触的材料，其对电池的比容量、工作温度范围、循环效率及安全性能等都起着至关重要的作用。目前商业化的锂电池大多采用石墨、中间相碳微球(MCMB)等碳材料或者氧化硅等硅材料作为电池负极，以LiCoO₂、LiMn₂O₄、NCM、NCA、LiFePO₄等材料作为电池正极，然后在正负极之间插入多孔聚乙烯PE、聚丙烯PP等材料制成的隔膜，最后灌注包含非水有机溶剂和电解质锂盐的混合溶液作为电解液来完成锂电池的制造。

近些年，为了提升电池能量密度，研究了高电压体系，以通过提升电池工作电压来达到能量密度的提升。然而，高电压对于电解液提出了更高的要求，因此必须匹配相应的高电压电解液。现有商用体系的电解液的工作电压一般在4.2V，尤其是动力及储能电池，而当电压进一步增高时，电解液在正极会出现氧化分解现象，产生大量的气体，造成电池性能的严重降低。对于该问题，当前主要是通过向电解液中添加砜类化合物作为添加剂，以改善高电压性能，但目前还没有适合的砜类添加剂可以达到足够令人满意的效果。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本申请提供一种锂电池电解液添加剂、电解液及电化学装置，所述电解液添加剂能够抑制电解液在较高的温度和工作电压下的产气现象，使之保持较高的循环稳定性，并且使得对应的锂电池在上百次的充放电循环后仍旧能够拥有较高的循环容量保持率。此外，还能够有效提升锂电池在过充情况下的安全性。

为了实现上述目的，第一方面，本申请提供了一种锂电池电解液添加剂，其包含以下通式I所示的化合物：