[发明专利]锂离子二次电池及其电解液

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二次电池及其电解液。

背景技术

随着消费电子类的产品如笔记本电脑、手机、掌上游戏机、平板电脑等的普及，人们对其使用的电池的要求也越来越严格，要求电池既要又小又轻，又要拥有高的容量、长的循环寿命以及稳定的性能。在二次电池中，锂离子二次电池具有较高的能量密度，从而使其在市场上占据主流地位。

使用非水有机溶剂的锂离子二次电池面临着相当严峻的考验，这是因为锂离子二次电池的使用环境相当复杂，因此不单需要锂离子二次电池在常温下具有稳定的性能，而且还需要锂离子二次电池必须在高温和低温下也具有稳定的性能。

提高锂离子二次电池的容量通常是提高正极的电压，但是当电压高于4.3V时，会加速正极上的副反应的产生，在高温下导致锂离子二次电池存放后的放电容量降低或者电解液氧化产气情况加重。同时加速负极上的副反应产物的产生，而且固态电解质界面（SEI）膜也会变厚，导致在低温时还会伴随锂离子的脱嵌效率的降低，进而进一步恶化锂离子二次电池的性能。

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锂离子二次电池及其电解液，其在高低温循环后仍然保持优良的电化学性能。

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二次电池的电解液，其包括：非水有机溶剂；LiPF₆，溶解在非水溶剂中；以及添加剂。所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）、具有式1结构的1,3-二氧杂环化合物以及含氟磷酸类的锂盐；在式1中，R₁，R₂各自独立地选自氢原子、甲基或乙基，n为1～3的整数；含氟磷酸类的锂盐的通式为LiPO_xF_6-2x，x为1～2的整数；其中，在所述添加剂中，碳酸亚乙烯酯（VC）的质量为非水有机溶剂质量的1%～3%；具有式1结构的1,3-二氧杂环化合物的质量为非水有机溶剂质量的0.05%～2%。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子二次电池的正极极片，其包括：正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。所述电解液为根据本发明第一方面的锂离子二次电池的电解液。

本发明的有益效果如下：本发明的锂离子二次电池在高低温循环后仍然保持优良的电化学性能。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的锂离子二次电池及其电解液以及实施例、对比例及测试结果。

首先说明根据本发明第一方面的锂离子二次电池的电解液。

根据本发明第一方面所述的锂离子二次电池的电解液，包括：非水有机溶剂；LiPF₆，溶解在非水溶剂中；以及添加剂。其中，所述的添加剂为碳酸亚乙烯酯（VC）、具有式1结构的1,3-二氧杂环化合物以及含氟磷酸类的锂盐；在式1中，R₁，R₂各自独立地选自氢原子、甲基或乙基，n为1～3的整数；含氟磷酸类的锂盐的通式为LiPO_xF_6-2x，x为1～2的整数；其中，在所述添加剂中，碳酸亚乙烯酯（VC）的质量为非水有机溶剂质量的1%～3%；具有式1结构的1,3-二氧杂环化合物的质量为非水有机溶剂质量的0.05%～2%。

通常情况下，碳酸亚乙烯酯（VC）具有较好的成膜性能，可提高锂离子二次电池循环后的容量保持率。但是当电压升高到4.3V以上时，处于高温下的碳酸亚乙烯酯（VC）容易氧化分解生成副产物，导致锂离子二次电池的性能下降，甚至出现产气。适量的具有式1结构的1,3-二氧杂环化合物能有效抑制碳酸亚乙烯酯（VC）的氧化分解，提高锂离子二次电池的高温性能。可能的原因为具有式1结构的1,3-二氧杂环化合物可先于碳酸亚乙烯酯（VC）在正极上的氧化分解而形成稳定的保护膜，从而阻止碳酸亚乙烯酯（VC）的进一步分解反应。当具有式1结构的1,3-二氧杂环化合物的质量百分含量超过2%时，其在正极形成的保护膜过厚过密，阻碍了锂离子的正常脱嵌过程，反而会对锂离子二次电池的容量发挥产生不利的影响。

在根据本发明第一方面所述的锂离子二次电池的电解液中，所述非水有机溶剂可包括环状碳酸酯、链状碳酸酯以及线性羧酸酯中的一种或几种。