[发明专利]有机电解液及锂离子二次电池

说明书

本申请公开了一种有机电解液及锂离子二次电池，涉及电池技术领域。所述有机电解液包括：四氟草酸磷酸锂以及异氰酸酯化合物；所述异氰酸酯化合物选自单异氰酸酯化合物、二异氰酸酯化合物、多异氰酸酯化合物中的一种或多种混合；其中，所述四氟草酸磷酸锂与异氰酸酯化合物的质量比为2‑5:1。本申请通过将四氟草酸磷酸锂及异氰酸酯化合物应用在有机电解液中，能够在负极界面通过结合作用形成更加稳定的有机‑无机复合改性SEI膜，从而有效减少有机溶剂与负极界面直接接触，提高锂离子嵌入/脱嵌的可逆性，从而有助于改善电池的循环寿命特性、高温存储稳定性及低温放电能力。

技术领域

本申请涉及电池技术领域，尤其涉及一种有机电解液及锂离子二次电池。

背景技术

随着新能源汽车及便携式电动工具的快速推广及普及，该类产品的轻量化、高能量密度化、各类不同环境的普适性化的发展趋势愈加明显，而锂离子电池作为电子设备所需能量的最直接来源，对于电池性能的要求也在不断提高，要求锂离子电池在不同极端环境下均具有更高的能量密度，即在占用较小空间及极端环境的前提下能够稳定的提供更多的能量。因此，对于锂离子电池而言，当前最大的挑战是提升电池体积能量密度及高、低温放电性能，同时保证电池可以满足长期充放电能力。

CN113130997B公开了LiTFOP能够在正极表面生成致密且坚固的复合膜，由此能降低正极活性材料的氧化活性并阻隔正极活性材料与电解液的接触，抑制电解液的氧化分解。

CN114128006A、CN107394267B公开了LiTFOP与其他添加剂共同组合使用，改善电池的低温特性。

CN114069045A/WO2022012601A1公开了含氟锂盐类添加剂能构建离子导电性更强且利于电荷迁移的界面膜，且该界面膜能对正负极界面膜进行持续修饰，从而抑制电池循环过程中电芯阻抗的持续增长，改善电池长期的高温循环稳定性；

以上技术中，公开了四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)作为常规添加剂在电解液中的应用，但四氟草酸磷酸锂与一些常规其他添加剂共同组合使用，对锂离子电池循环寿命、高温存储稳定性及低温放电能力的性能提升有限，需要进一步对有机电解液体系进行研究，以实现更高电性能的锂离子电池。

发明内容

本申请的目的是通过探究有机电解液体系对锂离子电池电性能的影响，尤其是LiTFOP作为添加剂使用与异氰酸酯类添加剂配合使用，对提高电池的电性能，实现同时提升电池的常温循环、高温循环、低温放电性能及高温存储性能的影响。

为实现上述目的，本申请提供以下技术方案：

第一方面，本申请提供了一种有机电解液，所述所述有机电解液包括：

四氟草酸磷酸锂，以及

异氰酸酯化合物；

所述异氰酸酯化合物选自单异氰酸酯化合物、二异氰酸酯化合物、多异氰酸酯化合物中的一种或多种混合；

其中，所述四氟草酸磷酸锂与异氰酸酯化合物的质量比为2-5:1。

本申请中，发明人通过深入研究发现，将四氟草酸磷酸锂及异氰酸酯化合物应用在有机电解液中，能够在负极界面通过结合作用形成更加稳定的有机-无机复合改性SEI膜，从而有效减少有机溶剂与负极界面直接接触，提高锂离子嵌入/脱嵌的可逆性；其中，异氰酸酯化合物还能够与电解液中的水分及氢氟酸反应，通过碳-氮双键的断裂再形成新物质，能够起到显著降低电解液酸度、水分的作用，并且由于长碳链的特殊性质，在参与到SEI膜构建的时候，能够让本申请中所形成的SEI膜更具弹性，起到更好保护负极界面的作用，从而有助于改善电池的循环寿命特性、高温存储稳定性及低温放电能力。