[发明专利]锂离子电池及其电解液

说明书

本发明公开了一种锂离子电池及其电解液，电解液包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，非水有机溶剂含有甲酯类化合物A，添加剂包括多腈基化合物B和烃基亚磷酸锂类化合物C。相对于现有技术，本发明锂离子电池及其电解液中含有的甲酯类化合物A、多腈基化合物B和烃基亚磷酸锂类化合物C通过协同作用，可防止溶剂与锂金属的进一步反应，显著改善了锂离子电池的过充性能和高温存储性能，且提高了电池的安全性能。

技术领域

本发明属于电池领域，更具体地说，本发明涉及一种锂离子电池及其电解液。

背景技术

锂离子电池因具有能量密度高、功率密度大、循环性能好、无记忆效应、绿色环保等特点，在移动通信设备如移动电话、移动摄像机、笔记本电脑、手机等各种电子产品中得到广泛应用，同时锂离子电池也成为未来电动汽车供能系统的强有力候选者。

目前，锂离子电池的安全性成为大型锂离子电池无法商业化的最大阻碍之一。锂离子电池的过充容易引起爆炸、起火等危险。传统方法采用在电池的安全帽内安装气体压力检测装置、防爆安全阀或通过外加专用的过充保护电路来防止电池的过充。但是，传统的方法不仅增加了电池成本及复杂性，而且安全效果也并不理想。

现有技术中，已有通过使用添加剂来解决电池内部过充保护的问题。但是，现有的添加剂多采用联苯、环己基苯等及其衍生物，这些添加剂能够对电池安全起到一定作用，但会影响到电池的正常电化学性能，特别是充放电性能及高温存储性能，同时其在充放电的过程中会产生大量的气体，导致电池性能下降。

有鉴于此，确有必要提供一种可改善电池过充性能和高温存储性能的锂离子电池及其电解液。

发明内容

本发明的发明目的在于：克服现有技术的不足，提供一种可改善电池过充性能和高温存储性能的锂离子电池及其电解液。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其中，所述非水有机溶剂含有甲酯类化合物A，所述添加剂包括多腈基化合物B和烃基亚磷酸锂类化合物C。

研究表明，甲酯类化合物A作为溶剂能很好的钝化锂金属，有效地防止过充时析出的锂与溶剂之间的反应，从而改善电池的过充性能。但是，其形成的钝化膜不耐高温，在高温下容易被破坏，而多腈基化合物B能很好地保护正极，烃基亚磷酸锂类化合物C是很好的负极成膜添加剂。甲酯类化合物A、多腈基化合物B、烃基亚磷酸锂类化合物C三者协同作用可同时改善电池的过充性能及高温存储性能。

作为本发明电解液的一种改进，所述甲酯类化合物A选自式(I)所示化合物中的至少一种，

式(I)中，p为1或2，R₁₁选自磺酰基、碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的烯基、碳原子数为6～26的芳基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为6～26的芳氧基，以及被卤原子、磺酰基取代的碳原子数为1～20的烷基、碳原子数为2～20的烯基、碳原子数为6～26的芳基、碳原子数为1～20的烷氧基、碳原子数为6～26的芳氧基，其中，卤原子为F、Cl、Br，优选F、Cl。

甲酯类化合物A可作为溶剂单独使用，也可与碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二丙酯、碳酸乙丙酯、乙酸乙酯、1,4-丁内酯、丙酸乙酯、丁酸乙酯等有机溶剂混合使用。

上述式(I)中，碳原子数为1～20的烷基，可为链状烷基，链状烷基又包括支链烷基和直链烷基，也可为环状烷基，位于环烷基环上的氢可被其他烷基取代。优选地，碳原子数的下限值为1、2、3、4、5，上限值为3、4、5、6、8、10、12、14、16、18。进一步优选地，碳原子数为1～10的烷基，或碳原子数为1～6的链状烷基，或碳原子数为3～8的环烷基。更进一步地优选地，碳原子数为1～4的链状烷基，碳原子数为5～8的环烷基。