[发明专利]电解液、含有该电解液的电池和电动车辆

说明书

本发明公开了一种电解液、含有该电解液的电池和电动车辆，该电解液包括锂盐、有机溶剂和含有硫氮杂环类添加剂。根据本发明的电解液在高于4.5V（例如4.95V）的高电压下，也具有良好的抗氧化性能，采用该电解液的锂离子电池具有良好的高压和高温循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体地，本发明涉及一种电解液，本发明还涉及含有上述电解液的锂离子电池和电动车辆。

背景技术

近年来，随着新能源汽车行业的大力发展，行业对动力电池的容量、循环和安全等性能要求更高。车辆的续航里程已成为人们关注的重点，为了满足人们的需求，本领域常见的是采用比容量更高的三元正极材料。

三元正极材料由于具有更高的比容量(尤其是充电截止电压达到4.5V时)，可以提高大大提升电池的能量密度，因而受到业内的广泛研究。但是我们常规的碳酸酯与六氟磷酸锂组成的电解液体系在4.5V时会发生氧化分解，导致电解液快速消耗，生成的副产物也会加速正极材料金属溶出及结构坍塌，以及增大正极表面的阻抗，最终导致电池膨胀及性能快速衰减。

通常的技术方案原理有三种。第一种更换抗氧化性更强的非碳酸酯有机物如砜类、腈类、离子液体作为溶剂；第二种更换产生更少或不产生氢氟酸的锂盐如双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂等；第三种添加可在正极表面的成膜添加剂，如CN104332650A公开了一种磺酸亚甲酯作为电解液添加剂，CN104282939A和CN105591155A报道的一些氟代添加剂，US20120009485A1P报道了磷酸酯类高电压添加剂。

前两种技术方案的是缺点是，得到的电解液体系存在要么黏度大，介电常数小，离子电导率低，要么不能钝化铝箔，不能对石墨负极兼容性好等缺点。第三种技术方案的优点是加入高压添加剂的电解液与有机溶剂的物化性质几乎相同，缺点主要是难于寻找适合的能在正极表面形成稳定的固体表面膜的高电压添加剂。

因此，研究开发具有更为优异的抗氧化性能的电解液体系具有十分重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的三元电池高压循环性差的技术问题。

根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种电解液，该电解液含有锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂为硫氮杂环类化合物，所述硫氮杂环类化合物包括中的一种或几种。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种锂离子电池，该锂离子电池包括电池壳体、电芯和电解液，所述电芯和电解液密封在电池壳体内，所述电芯包括正极、负极以及设置在正极和负极之间的隔膜或固态电解质层，其中，所述电解液为本发明第一个方面所述的电解液。

根据本发明的第三个方面，本发明提供了一种电动车辆，该电动车辆含有上述的锂离子电池。

根据本发明的电解液具有明显提高的氧化分解电位，在高于4.5V(例如4.95V)的高电压下，也具有良好的抗氧化性能，从而使得采用该电解液的锂离子电池在高于4.5V的高电压下工作时，显示出良好的循环寿命和容量保持率。

本发明的申请人猜测，本发明所述的电解液能获得明显提高的氧化分解电位，使得采用该电解液的锂离子电池在高于4.5V的高电压下也具有良好的循环性能和容量保持率的原因可能是：本发明的电解液采用了含硫氮杂环类化合物作为添加剂，该添加剂环状结构稳定，同时具有2个以上的供电子基团，在电池充放电循环过程中，电解液中的强氧化性金属离子与供电子基团发生螯合反应，能够有效阻止高压条件下正极活性材料对电解液的氧化，从而降低电解液中的副反应。因此，本发明所述的电解液显示出明显提高的稳定性，并最终提升了锂离子电池在高电压下的循环性能和容量保持率，使得锂离子电池即便在高电压下也具有良好的稳定性和安全性。

此外，采用硫氮杂环类化合物作为添加剂，与常用的电解液有机溶剂兼容性好，可互溶，不会影响有机溶剂的物化性质，可以应用在不同的电解液体系，具有普遍适用性。

具体实施方式