[发明专利]非水电解液、含有该非水电解液的电池及电动车辆

说明书

本发明公开了一种非水电解液、含有该非水电解液的电池及电动车辆，该非水电解液包括锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括氟代苯磺酸酯和含氮杂环二腈化合物，当在电解液中，同时添加本申请所述添加剂，然后将该电解液应用于电池，两者之间协同作用，共同在正极表面形成一层稳定的同时含有LiPF6、氟代苯磺酸酯以及含氮杂环二腈的抗氧化网络结构作为保护层，从而阻止电解液与正极材料之间的进一步的副反应，极大提高了电池的稳定性以及安全性能。

技术领域

本发明涉及非水电解液领域，具体地，涉及一种非水电解液、含有该非水电解液的电池及电动车辆。

背景技术

现阶段，电动汽车产业化的发展对动力电池的安全性、能量密度与循环寿命提出了更高的要求，越来越高的能量密度面临的安全问题也越来越严峻。电池运行过程中会产生热量，传统碳酸酯类电解液会与高电压正极材料发生副反应进一步放出热量，当这些热量不能及时散发时，便会引发一连串的副反应，电池温度急剧升高，最终导致电池发生热失控。

为解决上述存在的技术问题，相关专利公开了使用高闪点溶剂如氟代溶剂、砜类溶剂、环状羧酸酯等或者在电解液中添加磷酸酯类阻燃添加剂，如磷酸三甲酯、磷酸三苯酯等，虽然能够提高电解液的安全性能，但存在着各种各样的问题：高闪点溶剂氟代溶剂、砜类溶剂、环状羧酸酯和磷酸系阻燃添加剂均会影响负极表面成膜，进而影响电池的循环性能，此外，磷酸酯阻燃添加剂会与嵌锂态石墨发生剧烈放热反应，130℃以上反而会导致电池提前发生热失控。

同时，现有技术（JP2009093839A）公开了在电解液中单独加入苯磺酸酯类添加剂，由于该类添加剂可以在正极表面形成SEI膜，阻止了电解液与正极材料之间的进一步反应，从而提高电池的安全性能，但是，在苯磺酸酯类添加剂在正极表面形成稳定的SEI之前，碳酸酯类溶剂会被高电压正极材料氧化生成水,水会与锂盐LiPF6反应生成酸，而苯磺酸酯会被酸水解生成苯酚和磺酸，这两种物质会与嵌锂态负极发生剧烈放热反应，影响了电池的循环性能。

另外，现有技术（申请号CN201010560842.4）公开了在电解液中加入具有两个以上氮原子的芳香族腈化合物，所述芳香族为苯基或者含氮的杂环，该类添加剂会在负极表面上分解形成保护膜，从而抑制溶剂的分解，据此，电池的初始放电效率可以被提高。但是该类添加剂与锂盐LiPF6的相容性较差，一方面，加入该类添加剂会减弱锂盐LiPF6的抗氧化效果，另一方面会使锂盐LiPF6的溶解度变低，极大影响电池的循环性能和倍率性能。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种非水电解液，所述非水电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂包括氟代苯磺酸酯和含氮杂环二腈化合物，所述氟代苯磺酸酯的结构式如式（I）：

式（I）

式中，R选自碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~6的卤代烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基，芳香基、卤代芳香基中的一种；R₁、R₂、R₃和R₄各自独立地选自H、Cl、F、Br、I、碳原子数为1~6的烷基、碳原子数为1~6的卤代烷基、碳原子数为2~6的烯基、碳原子数为2~6的炔基中的一种，且R₁、R₂、R₃和R₄中至少有一个为F；

所述含氮杂环二腈化合物的结构式如式（II）：；式中，R₅为含氮的五元杂环或者含氮的六元杂环。

优选的，所述氟代苯磺酸酯包括2-氟苯磺酸甲酯、3-氟苯磺酸甲酯、4-氟苯磺酸甲酯、2,4-二氟苯磺酸甲酯、2,5-二氟苯磺酸甲酯、2,6-二氟苯磺酸甲酯、3,4-二氟苯磺酸甲酯和3,5-二氟苯磺酸甲酯、2，3，4-三氟苯磺酸甲酯中的一种或几种。