本發(fā)明屬于鋰離子電池領域，具體涉及一種鋰電池電解液及鋰離子電池。

背景技術：

1、鋰離子電池具有能量密度大、工作電壓高、無記憶效應、可快速充放電和對環(huán)境污染小等優(yōu)點，因此得到廣泛的應用。然而隨著對商用鋰離子電池的能量密度、安全性能和使用壽命等性能提出更高要求，開發(fā)出能量密度高、循環(huán)性能好及高安全性的鋰離子電池是行業(yè)發(fā)展的迫切需求。

2、鋰離子電池在首次充電過程中，電解液會與碳負極反應，形成一層鈍化膜(sei膜)，充放電過程中，鋰離子都必須通過sei膜，所以sei膜對鋰離子電池的主要性能(如循環(huán)，高溫和功率性能等)會產(chǎn)生重要的影響。sei膜可阻止電解液進一步分解，減少負極界面上的副反應，但是隨著充放電的進行，sei膜可能會發(fā)生溶解、破裂、分解、重組或變厚等現(xiàn)象，導致電池出現(xiàn)內(nèi)阻增加或產(chǎn)氣等負面效應，從而影響電池的循環(huán)壽命、容量發(fā)揮和安全性能，這些負面效應在電池進行高溫存儲或高溫循環(huán)時會更嚴重。此外，隨著鋰離子電池電壓的提高，循環(huán)過程中正極側也需要形成良好的鈍化膜(cei膜)。由于電解液中不同的添加劑或不同量的同一添加劑，都會導致形成的sei膜質(zhì)量不一樣，膜阻抗也不同。因此，通過選擇合適的添加劑和電解液的配方來改善sei/cei膜的質(zhì)量，對實現(xiàn)高性能鋰離子電池顯得十分必要。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種鋰電池電解液及鋰離子電池，采用本發(fā)明中電解液制備得到的鋰離子電池具有常溫循環(huán)性能好、高溫擱置膨脹率低和低溫放電效率高的優(yōu)點。

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

3、本發(fā)明第一方面提供一種鋰電池電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，所述添加劑包括含磷添加劑，所述含磷添加劑為通式(1)所示的化合物中的一種或多種，所述通式(1)為：

4、

5、r1、r2、r3、r4獨立地為烷基、氟代烷基、烷氧基、氟代烷氧基、烯基、氟代烯基、烯氧基、氟代烯氧基、炔基、氟代炔基、芳基、芳氧基、氰基、硅烷、醚硅基、或胺基，a表示為結構式1：結構式2：或結構式3：

6、m≥0、n≥0，r5表示h、f、或烷基，r6表示為o、s、或＝cxh2x，r7表示-cxh2x-，x≥1。

7、優(yōu)選地，r1、r2、r3、r4獨立地為烷氧基、氟代烷氧基、烯氧基、氟代烯氧基、芳氧基或醚硅基。

8、本發(fā)明中，r5優(yōu)選為h。

9、本發(fā)明中，r6優(yōu)選為o、s、或＝ch2。

10、本發(fā)明中，r7優(yōu)選x為1～5的亞烷基。

11、本發(fā)明中，烷氧基、氟代烷氧基、烯氧基、氟代烯氧基的碳原子數(shù)優(yōu)選為1～5個。

12、優(yōu)選地，所述含磷添加劑為以下化合物中的一種或多種：

13、

14、

15、優(yōu)選地，所述含磷添加劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的1％～5％。

16、進一步優(yōu)選地，所述含磷添加劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的1.5％～3％，進一步優(yōu)選為1.8％～2.2％。

17、優(yōu)選地，所述溶劑為碳酸酯類、羧酸酯類、醚類中一種或多種。

18、進一步優(yōu)選地，所述碳酸酯為碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的一種或多種。

19、進一步優(yōu)選地，所述羧酸酯為丙酸丙酯、乙酸乙酯、丁酸乙酯、丙酸甲酯中的一種或多種。

20、進一步優(yōu)選地，所述溶劑至少包括碳酸二甲酯和羧酸酯，且所述碳酸二甲酯和所述羧酸酯的質(zhì)量之和占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的10％～40％。

21、更優(yōu)選地，所述碳酸二甲酯和所述羧酸酯的質(zhì)量之和占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的25％～35％。

22、優(yōu)選地，所述鋰鹽為liclo4、lipf6、litfsi、lifsi中一種或多種。

23、優(yōu)選地，所述鋰鹽在所述的鋰電池電解液中的摩爾濃度為0.001～2mol/l。

24、進一步優(yōu)選地，所述鋰鹽在所述的鋰電池電解液中的摩爾濃度為0.1～2mol/l，更優(yōu)選為1～1.5mol/l。

25、優(yōu)選地，所述添加劑還包括其他添加劑，所述其他添加劑為氟代碳酸乙烯酯、四氟硼酸鋰、二氟磷酸鋰中的一種或多種。

26、本發(fā)明中，優(yōu)選所述其他添加劑的占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的3％～15％，進一步優(yōu)選為5％～10％。

27、本發(fā)明第二方面提供一種鋰離子電池，包括正極、負極和電解液，所述的電解液為所述的鋰電池電解液。

28、本發(fā)明中，鋰離子電池正極為三元正極材料或鈷酸鋰正極材料，負極為石墨材料或氧化亞硅。

29、本發(fā)明中的鋰電池電解液，通過選擇具備通式(1)的含磷添加劑，并優(yōu)化電解液的配方來改善sei/cei膜的質(zhì)量，使鋰離子電池性能明顯提升，本發(fā)明的鋰離子電池在25℃下1.0c循環(huán)300次后的容量保持率最高可達93％，60℃擱置30天后鼓脹率最低為19％，取得了較好的技術效果。

30、由于上述技術方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有下列優(yōu)點：

31、本發(fā)明的鋰電池電解液能夠改善鋰電池性能，采用本發(fā)明的電解液制備得到的鋰離子電池具有常溫循環(huán)性能好、高溫擱置膨脹率低和低溫放電效率高的優(yōu)點，極具應用前景。

技術特征：

1.一種鋰電池電解液，包括溶劑、鋰鹽和添加劑，其特征在于：所述添加劑包括含磷添加劑，所述含磷添加劑為通式(1)所示的化合物中的一種或多種，所述通式(1)為：

2.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池電解液，其特征在于：所述含磷添加劑為以下化合物中的一種或多種：

3.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池電解液，其特征在于：所述含磷添加劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的1％～5％；

4.根據(jù)權利要求1所述的鋰電池電解液，其特征在于：所述添加劑還包括其他添加劑，所述其他添加劑為氟代碳酸乙烯酯、四氟硼酸鋰、二氟磷酸鋰中的一種或多種。

5.一種鋰離子電池，包括正極、負極和電解液，其特征在于：所述的電解液為權利要求1至4中任一項所述的鋰電池電解液。

6.根據(jù)權利要求5所述的鋰離子電池，其特征在于：所述正極為三元正極材料或鈷酸鋰正極材料，負極為石墨材料或氧化亞硅。

7.根據(jù)權利要求6所述的鋰離子電池，其特征在于：所述正極為三元正極材料，所述負極為石墨材料，所述含磷添加劑為所述碳酸二甲酯和所述羧酸酯的質(zhì)量之和占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的25％～35％。

8.根據(jù)權利要求7所述的鋰離子電池，其特征在于：所述含磷添加劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的1.5％～3％，所述鋰鹽在所述鋰離子電池電解液中的摩爾濃度為1.2～1.5mol/l，所述溶劑為碳酸乙烯酯：碳酸丙烯酯：碳酸二甲酯：碳酸甲乙酯：乙酸乙酯按照質(zhì)量比為(4～6):1:(3～5):(4～6):(1～3)的混合物。

9.根據(jù)權利要求6所述的鋰離子電池，其特征在于：所述正極為鈷酸鋰正極材料，負極為氧化亞硅，所述含磷添加劑為所述碳酸二甲酯和所述羧酸酯的質(zhì)量之和占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的25％～35％，所述其他添加劑包括氟代碳酸乙烯酯、四氟硼酸鋰、二氟磷酸鋰。

10.根據(jù)權利要求9所述的鋰離子電池，其特征在于：所述含磷添加劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的1.5％～3％，所述其他添加劑占所述鋰離子電池電解液總質(zhì)量的5％～10％，所述鋰鹽在所述鋰離子電池電解液中的摩爾濃度為1.2～1.5mol/l，所述溶劑為碳酸乙烯酯：

技術總結
本發(fā)明涉及一種鋰電池電解液及鋰離子電池，主要解決鋰離子電池常溫循環(huán)性能差、高溫擱置產(chǎn)氣和低溫放電效率低的問題。本發(fā)明電解液包括溶劑、鋰鹽和添加劑，添加劑包括含磷添加劑，含磷添加劑為通式(1)所示的化合物中的一種或多種，通式(1)為：R1、R2、R3、R4獨立地為烷基、氟代烷基、烷氧基、氟代烷氧基、烯基、氟代烯基、烯氧基、氟代烯氧基、炔基、氟代炔基、芳基、芳氧基、氰基、硅烷、醚硅基、或胺基，A表示結構式1：結構式2：或結構式3：m≥0、n≥0，R5表示H、F、或烷基，R6表示為O、S、或＝CxH2x，R7表示?CxH2x?，x≥1。本發(fā)明很好的解決了上述鋰離子電池中常見的問題，可用于鋰電池的工業(yè)生產(chǎn)中。

技術研發(fā)人員：袁杰,李云飛,甘朝倫
受保護的技術使用者：張家港市國泰華榮化工新材料有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9