[发明专利]锂离子电池及其电解液

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子电池及其电解液。

背景技术

随着笔记本电脑、手机、掌上游戏机以及平板电脑等电子移动设备的普及，人们对电子移动设备的性能要求也越来越高。然而性能越高，功能越花俏的电子产品，其耗电量就越快，因此人们迫切需要具有更高能量密度的锂离子电池。

当提高锂离子电池的能量密度时（如提高锂离子电池的电压），相当于提高电解液的电化学反应的活性，这时电解液在正负极上将发生剧烈的氧化还原反应，但同时伴随着大量的副反应，锂离子电池的性能将受到非常负面的影响。在实际使用中，电子产品还面临如持续使用发热或锂离子电池使用环境温度升高等，这些因素都可能使锂离子电池处在高温状态，此时电解液将受到更严格的考验。由于电解液的氧化分解会导致锂离子电池在高温条件下的循环性能下降，开发合适的添加剂使其可以在正负极上有效形成能够降低电解液与正负极反应的保护膜成为一直受到关注的话题。

其中，控制电解液与电极的界面反应是改善锂离子电池充放电循环性能的关键。在锂离子电池中，常采用添加剂1,3-丙磺酸内酯（PS）和氟代碳酸乙烯酯（FEC）来改善循环性能，中国专利申请公布号为CN102005606A的专利公开了含有一定量PS与FEC的电解液，可以在负极表面成膜从而提高锂离子电池的循环性能，但是当电压提高到4.4V时，这种组合就不能满足改善锂离子电池的循环性能的要求。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种在高温高电压下具有优良的充放电循环性能的锂离子电池及其电解液。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子电池的电解液，包括非水有机溶剂；锂盐，溶解在非水有机溶剂中；以及添加剂，溶解在非水有机溶剂中。所述添加剂包括：氟代碳酸乙烯酯（FEC），在电解液中的质量百分含量为1%～15%；1,3-丙磺酸内酯（PS），在电解液中的质量百分含量为0.5%～10%；以及具有式I结构的含两个双键的草酸酯，在电解液中的质量百分含量为0.01%～5%，其中，式I中n为选自0～4的整数。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，包括：正极极片；负极极片；隔离膜，间隔于相邻的正极极片和负极极片之间；以及电解液。所述电解液为本发明第一方面的电解液。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的锂离子二次电池在高温高电压下具有优良的充放电循环性能。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的锂离子电池及其电解液以及对比例和实施例。

首先说明根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液。

根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液，其包括：非水有机溶剂；锂盐，溶解在非水有机溶剂中；以及添加剂，溶解在非水有机溶剂中。所述添加剂包括：氟代碳酸乙烯酯（FEC），在电解液中的质量百分含量为1%～15%；1,3-丙磺酸内酯（PS），在电解液中的质量百分含量为0.5%～10%；以及具有式I结构的含两个双键的草酸酯，在电解液中的质量百分含量为0.01%～5%，式I中n为选自0～4的整数。

在根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液中，所述添加剂氟代碳酸乙烯酯（FEC）在电解液中的质量百分含量可为1%～5%。

在根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液中，所述添加剂1,3-丙磺酸内酯（PS）在电解液中的质量百分含量可为1%～5%。

在根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液中，所述添加剂具有式I结构的含两个双键的草酸酯在电解液中的质量百分含量可为0.5%～3%。当其在电解液中的质量百分含量低于0.5%时，无法在负极上形成稳定的SEI膜，对锂离子电池的循环性能改善不明显；而当其在电解液中的质量百分含量高于3%时，形成的SEI膜的阻抗会急剧加大，从而恶化锂离子电池的循环性能。

在根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液中，式I代表的化合物的分子结构中含有两个双键，容易在负极表面发生还原反应，在正极表面发生氧化反应，从而发生电化学聚合生成聚合物钝化膜。从结构上分析具有式I结构的化合物，当n大于4时，具有式I结构的化合物的分子量加大，对电解液的粘度影响很大，会降低电解液的电导率。