[发明专利]一种锂离子电池用电解液添加剂、电解液及其应用

说明书

本发明提供了一种锂离子电池用电解液添加剂、电解液及其应用。所述锂离子电池用电解液添加剂，包括4‑氰基‑3‑(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2‑三氟乙基)磷酸酯。采用4‑氰基‑3‑(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2‑三氟乙基)磷酸酯作为电解液的添加剂可以极大的提升电解液的阻燃性能，并且还具有改善电池循环能力，所述电解液添加剂可以用于锂离子电池中，用于提升锂离子电池的安全性能和电化学性能。1C倍率下充放电循环300次后锂电池容量保持率均在92％以上。含有本申请添加剂的电解液的阻燃性能好，阻燃率达到了91％以上。

技术领域

本发明涉及锂电池技术领域，特别涉及一种锂离子电池用电解液添加剂、电解液及其应用。

背景技术

锂离子电池具有高比能量、自放电小、高转换率、长寿命等优点，得到了快速普及，其应用逐步从便携式电子产品和通讯工具向动力型电源领域，锂电池行业具备良好发展态势，然而随着科技技术的发展，对锂离子电池的性能均提出了更高的要求，尤其是电解液。

电解液作为锂电池内离子运动的载体，其成分基本稳定，通常由电解质盐和非水性化合物共同组成。随着电池应用的不断推广及对锂离子电池的深入研究，提高电池循环寿命和稳定性已成为主流趋势。研究表明，电池在循环过程中，会出现安全性问题，锂离子电池传统电解质具有较高的蒸气压和较低的闪电，电池在过充、高温、针刺或挤压等滥用的情况下，处于充电状态的正极材料具有强氧化性，稳定性差容易释放出氧气，氧气与碳酸酯反应放出大量的热和气体，使电池的温度升高，导致电池系统的破坏，同时处于充电状态的负极材料具有强还原性，与氧气接触会发生强烈的氧化还原反应，这些反应产生的大量热量如不能及时散失，就会引起电池的燃烧甚至是爆炸。为了解决上述问题，一般会在电解液中加入阻燃剂提升安全性能，但是现有的阻燃剂例如有机磷系阻燃剂虽然会提升阻燃性能，但是加入后会降低电解液的电导率，严重恶化电池性能，也有的阻燃剂阻燃效果不好，例如专利(CN110911742A)公开了一种乙烯基磷酸酯和乙烯基磺酰氟组成的电解液，但是从数据上看，该实施例的阻燃率最高为0.68，有的实施例甚至低到了0.40，上述阻燃效果不好。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一。为此，本发明提供了一种锂离子电池用电解液添加剂，该添加剂可以使阻燃率大幅度提升，且还能提升锂电池的容量保持率。

本发明还提供了一种锂离子电池电解液。

本发明还提供了一种采用上述电解液制备的锂离子电池。

本发明的第一方面提供了一种锂离子电池用电解液添加剂，包括4-氰基-3-(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯。

经研究发现，采用4-氰基-3-(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯作为电解液的添加剂可以极大的提升电解液的阻燃性能，并且还具有改善电池循环能力，这是因为一方面发明人发现用4-氰基-3-(三甲基甲硅烷基)吡啶与三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯两者产生阻燃的协同作用，4-氰基-3-(三甲基甲硅烷基)吡啶能够促进三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯的阻燃性能，另一方面，4-氰基-3-(三甲基甲硅烷基)吡啶能够降低电解液中的水和HF，提升锂离子电池的电化学性能。

本发明实施例中的技术方案至少具有以下有益效果：

采用4-氰基-3-(三甲基甲硅烷基)吡啶和三(2,2,2-三氟乙基)磷酸酯作为电解液的添加剂可以极大的提升电解液的阻燃性能，并且还具有改善电池循环能力，所述电解液添加剂可以用于锂离子电池中，用于提升锂离子电池的安全性能和电化学性能，由含有本发明的添加剂的电解液制备的锂电池循环性能好，在25℃下，1C倍率下充放电循环300次后锂电池容量保持率均在92％以上。含有本申请添加剂的电解液的阻燃性能好，阻燃率达到了91％以上。

根据本发明的一些实施方式，所述4-氰基-3-(三甲基甲硅烷基)吡啶的质量为添加剂的0.1～10％。