[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液技术领域，特别涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池与其他电池相比，具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高、无记忆效应和循环寿命长等优点，目前已经成为了3C(即计算机、通讯和消费电子产品)领域锂离子二次电池的首选。3C领域的小电池，要求具有比能量高、循环性能和高温性能好的特点。钴酸锂材料因其高的比能量密度和良好的循环性能，一直是3C领域锂离子电池的首选正极材料，但钴酸锂作为正极材料的缺点是其安全性差且价格高。三元镍钴锰材料具有适当的能量密度以及较低的价格，且具有向高电压发展的优势，但是三元镍钴锰材料作为正极材料存在高温性能不足的缺点。

电解液是影响电池各项电化学性能的关键因素，特别地，电解液中的添加剂对电池的各项性能的发挥尤其重要。在3C领域，为了使锂离子电池具有更高的能量密度，一种方案是提高锂电池的工作电压。随着锂电池工作电压的提高，电解液的分解反应会加剧，但是，随之带来的问题是电池的高温性能和循环性能的恶化；另一种方案是提高电池的容量。这就要求电池的正、负极面密度和压实密度的不断提高，随之带来的问题是电池的阻抗的不断增大。而现有技术所采取的方案为上述两种方案的结合，而上述两种方案的结合后的锂电池同时存在不同程度的高温性能和循环性能恶化、阻抗高的缺点，因此，使锂电池在使用中面临更为突出的问题。

为了保证电池优异的循环性能，电解液中通常会选择加入传统的成膜添加剂，例如碳酸亚乙烯酯(VC)或氟代碳酸乙烯酯(FEC)。因为这类添加剂在电池首次充电时，能在石墨负极形成优良的SEI膜，该SEI膜致密性好，热稳定性好，可以明显改善电池的循环性能，特别是高温循环性能；但是这类传统的成膜添加剂存在高温储存性能不理想的不足；另外，专利申请号为201410534841.0的中国专利公开了一种新型的成膜添加剂，即含叁键的磷酸酯化合物，其不仅可以改善高温循环性能，还能明显改善储存性能；但是，上述含叁键的磷酸酯化合物作为成膜添加剂存在直流内阻(DCIR)较大且低温性能较差的不足。

专利申请号为201380029910的专利申请公开一种二次电池，所述二次电池包含能够吸藏并放出锂的正极和包含非水电解溶剂的电解液，其中所述正极具有相对于锂在4.5V以上的电位运行的正极活性材料，且其中所述非水电解溶剂包含由预定式表示的砜化合物和由预定式表示的氟化醚化合物。即，上述专利公开了同时采用砜化合物和氟化醚化合物，以改善锂电池的循环特性并减少气体产生，此外通过“正极具有相对于锂在4.5V以上的电位运行的正极活性材料”使得锂电池的能量密度得到提高。上述专利的能量密度的提高并非由其添加剂作用而成的。上述专利虽然可以一定程度提高锂电池的能量密度，但是仍存在电池阻抗高的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种高温性能好且阻抗低的锂离子电池非水电解液，进一步提供一种包括上述锂离子电池非水电解液的锂离子电池。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和成膜添加剂，所述成膜添加剂包括含有叁键的磷酸酯类化合物，所述成膜添加剂还包括砜类化合物，所述砜类化合物包括环状砜类化合物和/或直链砜类化合物，所述环状砜类化合物的结构式如下式：

所述直链砜类化合物的结构式如下式：

其中，R₁-R₄分别独立地选自氢原子、卤素或碳原子数为1‐5的烷基，A为碳原子数为2‐6的被氢原子、卤素或碳原子数为1‐3的烷基取代的次烷基。

本发明还提供一种锂离子电池，包括正极、负极和置于正极与负极之间的隔膜，还包括上述的锂离子电池非水电解液。

本发明的有益效果在于：

(1)在正极形成厚度薄、成分均匀且致密性好的保护膜，降低阻抗并提高电导率，从而提高锂离子电池非水电解液的低温性能；

(2)在加入含有不饱和叁键的磷酸酯化合物获得较好的高温性能和循环性能的基础上，进一步改善电解液在正极的分解反应，从而进一步改善电池的高温性能和循环性能。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式予以说明。