【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池，尤其涉及一种高电压电解液及锂离子电池。
技术介绍
1、自20世纪90年代以来，随着便携式电子设备、新能源汽车及大型电网储能设备对于高能量密度电池的需求不断增长，锂电池因具备高能量密度、高功率密度、长循环寿命和绿色环保等显著优势，已成为新一代的储能设备。然而电池续航能力不足是限制其大规模应用的最大阻碍。所以，提升锂电池的能量密度是提升消费者对新能源车认可度和购买力的最大保障。
2、提高正极材料的工作电压是提高锂离子电池能量密度的有效途径之一。然而，目前使用的碳酸酯类电解液在高电压下容易在正极材料表面发生氧化分解反应，造成电池性能下降。因此，迫切需要开发适用于高电压锂电池的新型电解液体系。
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种高电压电解液及锂离子电池。
2、本专利技术提出的一种高电压电解液，包括锂盐、非水溶剂、第一添加剂和第二添加剂；所述的第一添加剂包括含苯环官能团的邻苯二甲酸衍生物和/或含氰基官能团的苯基硼酸频哪醇酯化合物。
3、所述的含苯环官能团的邻苯二甲酸衍生物，结构式如式i所示：
4、
5、所述的式i中，r1～r4分别选自氢原子、卤原子、苯环、取代或未取代的c1～5烷基、烯基和炔基中的任意一种，且r1～r4中至少有一个为含苯环的官能团。
6、所述的含氰基官能团的苯基硼酸频哪醇酯化合物，结构式如式ⅱ所示：
7、
8、所述的式ⅱ中，
9、本专利技术高电压电解液中原料之间协同作用，得到的高电压电解液可以提升电池在高电压下的循环寿命。本专利技术将腈类添加剂和酸酐化合物联用，通过络合或物理结合或成键作用，能够在正负极形成稳定的表面膜，抑制电解液反应产物的副作用，提高电解液与石墨负极的兼容性，提升电池在高电压下的循环寿命；同时改善电芯的初始阻抗、降低阻抗增长率，提高电池容量恢复率，抑制产气问题，提高电池高温存储性能和长期循环稳定性能。
10、优选地，所述的式i所示化合物选自化合物1～化合物3：
11、
12、其中，化合物1为4-苯乙炔基苯酐(cas：119389-05-8)，化合物2为四苯基邻苯二甲酸酐(cas：4741-53-1)，化合物3为4-苯氧基邻苯二甲酸酐(cas：21345-01-7)。
13、邻苯二甲酸衍生物同时含有苯环和酸酐官能团，其中苯环可以在正极发生电聚合成膜，能够有效保护正极界面，抑制在高电压条件下正极过渡金属离子的迁移以及电极界面和电解液的直接接触，提升电池的高温存储性能和循环稳定性。酸酐易在负极界面发生还原成膜反应，在负极界面形成稳定的sei膜，隔离电解液和电极界面的直接接触，缓解电解液的消耗以及能够降低电池在高温条件下活性锂在负极界面的不可逆损失，提高电池的高温性能。
14、优选地，所述的式ⅱ所示化合物选自化合物4～化合物6：
15、
16、
17、其中，化合物4为4-氰-2-氟-5-甲基苯基硼酸频哪醇酯(cas：1192023-08-7)，化合物5为4-(氰甲基)苯基硼酸频哪醇酯(cas：138500-86-4)，化合物6为4-(4-氰基苯基)苯硼酸频那醇酯(cas：406482-72-2)。
18、由于腈类添加剂的氰基中碳氮叁键的键能很高，不容易被氧化，因此腈类在正极上具有很好的稳定性。同时，氰基具有较强的配位能力，可以和电极表面的活性位点结合，掩蔽正极表面的活性离子，减少电极对电解液的分解作用，形成低阻抗的cei膜，提升电池在高电压下的循环寿命。此外，腈类添加剂电化学窗口宽，在高电压下更稳定，拥有更出色的性能。
19、优选地，所述的式i化合物、式ⅱ化合物的质量比为(0.5～1.5):(1.5～2.5)。
20、优选地，所述的第一添加剂的质量占电解液总质量的0.1～10％。
21、优选地，所述的锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种。
22、使用多种锂盐协同作用，有效提升电池库伦效率和实现金属锂均匀沉积，通过优化锂盐比例实现离子电导率提升和金属锂的稳定沉积。
23、优选地，所述的锂盐的质量占电解液总质量的10～20％。
24、优选地，所述的第二添加剂选自低温添加剂、防过充添加剂中的至少一种。
25、优选地，所述的第二添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲基硅烷)硼酸酯、二氟磷酸锂和1，3-丙磺酸内酯中的至少一种。
26、优选地，所述的第二添加剂的质量占电解液总质量的1～5％。
27、第二添加剂与第一添加剂协同作用，提升电池在高电压下的循环寿命，抑制产气问题，提高电池高温存储性能和长期循环稳定性能。
28、优选地，所述的非水溶剂包括链状碳酸酯类溶剂、环状碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂中的至少两种；所述的环状碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一种；链状碳酸酯类溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种；羧酸酯类溶剂包括乙酸丙酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯中的至少一种。
29、环状碳酸酯具有较高的介电常数，但粘度较大，而链状碳酸酯粘度相对较低，但介电常数不及环状碳酸酯，综合考虑所述非水溶剂包括环状碳酸酯中的至少一种以及链状碳酸酯中的至少一种的混合溶剂，兼顾了介电常数和粘度的需求。
30、一种锂离子电池，包括正极、负极、隔膜和上述的高电压电解液。
31、优选地，所述的正极的活性材料为镍钴锰三元材料或镍钴铝三元材料。
32、优选地，所述的负极的活性材料为石墨或硅碳材料。
33、本专利技术的有益效果在于：
34、本专利技术将腈类添加剂和酸酐化合物联用，通过络合或物理结合或成键作用，能够在正负极形成稳定的表面膜，抑制电解液反应产物的副作用，提高电解液与石墨负极的兼容性，提升电池在高电压下的循环寿命，同时改善电芯的初始阻抗、降低阻抗增长率，提高电池容量恢复率，抑制产气问题，提高电池高温存储性能和长期循环稳定性能。
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1.一种高电压电解液，其特征在于，包括锂盐、非水溶剂、第一添加剂和第二添加剂；所述的第一添加剂包括含苯环官能团的邻苯二甲酸衍生物和/或含氰基官能团的苯基硼酸频哪醇酯化合物；
2.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的式I所示化合物选自化合物1～化合物3：
3.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的式Ⅱ所示化合物选自化合物4～化合物6：
4.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的式I化合物、式Ⅱ化合物的质量比为(0.5～1.5):(1.5～2.5)。
5.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的第一添加剂的质量占电解液总质量的0.1～10％。
6.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂盐、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的第二添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、三(三甲基硅烷)磷酸酯、三(三甲
8.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的非水溶剂包括链状碳酸酯类溶剂、环状碳酸酯类溶剂、羧酸酯类溶剂中的至少两种；所述的环状碳酸酯类溶剂包括碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯中的至少一种；链状碳酸酯类溶剂包括碳酸二甲酯、碳酸二乙酯和碳酸甲乙酯中的至少一种；羧酸酯类溶剂包括乙酸丙酯、乙酸乙酯、丙酸丙酯中的至少一种。
9.一种锂离子电池，其特征在于，包括正极、负极、隔膜和权利要求1～8任一项所述的高电压电解液。
...【技术特征摘要】
1.一种高电压电解液，其特征在于，包括锂盐、非水溶剂、第一添加剂和第二添加剂；所述的第一添加剂包括含苯环官能团的邻苯二甲酸衍生物和/或含氰基官能团的苯基硼酸频哪醇酯化合物；
2.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的式i所示化合物选自化合物1～化合物3：
3.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的式ⅱ所示化合物选自化合物4～化合物6：
4.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的式i化合物、式ⅱ化合物的质量比为(0.5～1.5):(1.5～2.5)。
5.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的第一添加剂的质量占电解液总质量的0.1～10％。
6.根据权利要求1所述的高电压电解液，其特征在于，所述的锂盐选自六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨娜，王宇航，梁伟路，刘欣，许志新，
申请(专利权)人：合肥国轩高科动力能源有限公司，
类型：发明
国别省市：
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