[发明专利]电解液以及包括该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本申请涉及锂离子电池领域，特别地，涉及一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有高电压、高容量、长寿命等显著特点，越来越多的研究正在拓展电动汽车等大容量的锂离子电池市场。为了满足更高要求，锂离子电池正负极材料、电解液等诸多方面的研究也正在不断深入，其中，以电极/电解液界面特性的研究备受关注，例如，碳负极表面的固体电解质界面(solidelectrolyteinterface，简称SEI)膜特性、及其膜形成机理和碳材料表面改性的研究等。

近年来的研究发现，锂离子电池的正极材料与电解液间会发生界面反应，而该界面反应对正极材料的电化学性能、热稳定性、电池的安全特性等性能会产生重要影响。于是，选择优良的成膜添加剂，成为解决这一问题的关键。其中，又因添加剂的联合使用既能表现出单一添加剂在某些方面的优势，又能改善单一添加剂在某些方面的不足，使电池表现出优良的综合性能，而成为研究重点。

文献报道环状含有C＝C双键的碳酸酯，例如碳酸亚乙烯酯，作为添加剂时，在负极表面形成SEI膜，可以提高锂离子电池的倍率放电性能以及循环寿命，但是却大大降低了锂离子电池的高温存储性能和低温性能。还有文献报道丙磺酸内酯具有良好的成膜性能，能够提高锂离子电池的循环性能和高温存储性能，但却使得锂离子电池的低温放电性能变差。另外，硫酸亚乙酯虽然能够提高电池的首次效率、容量、低温充放电和循环性能，但是却会使得电池的高温存储性能变差，特别是在高电压体系下，会大幅降低锂离子电池的循环性能、存储性能。

在越来越多的现有技术中，研究者们开始关注添加剂的组合使用。例如，将丙磺酸内酯和硫酸亚乙酯的组合使用，在负极表面形成坚固的SEI膜，能够吸附电极中的水分及溶剂分解产生的小分子，但是其安全性能得不到保证，耐过充性能较差，并且，如果将工作电压提高到4.4V以上时，会大幅降低电池的循环性能和存储性能。

氟代碳酸乙烯酯、乙烯基碳酸酯和环状硫酸酯组合使用的锂离子电池电解液，只有在4.2V以下，使用该电解液的锂离子电池才会表现出良好的循环性能和存储性能。

此外，还有包含有磺酸酯的组合添加剂用于锂离子电池电解液，能够提高锂离子电池的耐过充性能和减少电池在充放电过程中的产气和提高电池的低温性能。然而，在4.4V以上的高电压下使用这些电解液，锂离子电池就会表现出很差的循环性能和存储性能。

上述所提到的这些组合添加剂虽然能够改善单一添加剂在某些方面的不足，使电池在某些方面表现出较好的性能。但是，在4.4V以上的高电压体系下，却仍然表现出较差的循环性能和存储性能。

有鉴于此，现在亟需开发出一种用于锂离子电池电解液的组合添加剂，提高锂离子电池在高电压体系下的首次效率、循环性能、高温存储性能以及低温充放电性等综合性能。

发明内容

为了解决上述问题，本申请人进行了锐意研究，结果发现：包括有有机溶剂、锂盐、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯以及组合添加剂的电解液，其中，组合添加剂包括丙磺酸内酯、硫酸亚乙酯和己二腈，该电解液能够提高锂离子电池在高电压下的首次效率、循环性能、高温存储性能、耐过冲性能以及安全性能，从而完成本申请。

本申请的目的在于提供一种电解液，包括有机溶剂、锂盐、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯以及组合添加剂，其中，所述组合添加剂包括以下重量百分数的成份：

丙磺酸内酯电解液的总重量的0.1～7％；

硫酸亚乙酯电解液的总重量的0.1～7％；

己二腈电解液的总重量的0.1～9％。

本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池，包括正极片、负极片、锂电池隔膜和本申请提供的电解液，其中，所述正极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体上的正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性材料、粘接剂和导电剂，所述负极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体上的负极活性物质层，所述负极活性物质层包括负极活性材料、粘接剂和导电剂。

本申请提供的电解液，应该到锂离子电池中，能够大幅提升锂离子电池在4.4V以上的高电压下的首次效率、循环性能、高温存储性能、耐过充性能以及安全性能。

具体实施方式

下面通过对本申请进行详细说明，本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本申请的目的在于提供一种电解液，包括有机溶剂、锂盐、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯以及组合添加剂，其中，所述组合添加剂包括以下重量百分数的成份：