[发明专利]含含硫锂盐添加剂的电解液及含该电解液的锂离子电池

说明书

本发明属于电池领域，公开了一种含含硫锂盐添加剂的电解液及含该电解液的锂离子电池。本发明含含硫锂盐添加剂的电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，所述有机溶剂中包含链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或多种，所述添加剂中包含通式(I)所示的含硫锂盐化合物。本发明的锂离子电池用非水电解液中加入了含硫锂盐，含硫锂盐的加入，提高了SEI膜对锂离子的通透性，所以阻抗低，循环性能好。同时，含硫锂盐中不饱和键的存在还能提高SEI膜的韧性，磺酸类的添加剂形成的磺酸锂盐的膜，高温效果也好。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体是涉及一种含含硫锂盐添加剂的锂离子电池用非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。

背景技术

近几年，锂离子电池的发展受到广泛关注，其在手机数码领域、电动汽车、电动自行车、电动工具、储能等方面发展迅猛。由于人们对续航能力的要求的提高，高能量密度的电池成为研究的热点。一方面，本身具有高能量密度的电极材料，如高镍材料、富锂锰基、硅碳负极等电极材料备受关注；另一方面，高电压锂离子电池是目前研究的主要趋势，给电池材料提出了新的挑战。

为了实现锂离子二次电池的高能量，一般是通过提高锂离子二次电池的工作电压或研发高能量正极材料来实现。已经报道的高电压正极材料有LiCoPO₄、LiNiPO₄、和LiNi_0.5Mn_1.5等，其充电电压平台接近或高于5V，但与之匹配的非水有机电解液严重滞后于高电压正极材料的发展，限制了锂离子二次电池的应用。

目前常用的非水有机电解液，例如1M LiPF₆溶解在碳酸酯类溶剂中形成的非水有机电解液，在高电压(4.35V以上电压)电池体系中，充电过程中会与正极材料发生副反应进而被氧化分解，产生CO₂、H₂O等氧化产物，CO₂的产生对于电池的安全性能造成潜在的威胁；H₂O的产生使得LiPF₆/碳酸酯电解质体系发生自催化反应，其中间产物HF的产生会导致LiMn_1.5Ni_0.5材料金属离子Mn、Ni的溶出，造成材料的结构发生畸变或者坍塌，最终导致锂离子二次电池循环性能下降、体积膨胀以及放电容量下降，因此无法应用于高电压锂离子二次电池体系。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种能够在高电压下稳定工作的含含硫锂盐添加剂的电解液。本发明的锂离子电池用非水电解液中加入了含硫锂盐，含硫锂盐的加入，提高了SEI膜对锂离子的通透性，所以阻抗低，循环性能好。同时，含硫锂盐中不饱和键的存在还能提高SEI膜的韧性，磺酸类的添加剂形成的磺酸锂盐的膜，高温效果也好。

为达到本发明的目的，本发明含含硫锂盐添加剂的电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，所述有机溶剂中包含链状碳酸酯、环状碳酸酯、羧酸酯中的一种或多种，所述添加剂中包含如通式(I)所示的含硫锂盐化合物：

在式(I)中，R₁表示碳原子数低于20个的不饱和烃基。

进一步地，根据本发明一实施例，所述通式(I)所示化合物包括以下化合物：

优选地，所述通式(I)所示化合物占电解液质量的0.1-5％，例如0.2-2％。

进一步地，所述锂盐选自LiPF₆、LiBF₄、LiClO₄、LiBOB、LiODFB、LiAsF₆、LiN(SO₂CF₃)₂、LiN(SO₂F)₂中的一种或多种；优选地，按锂离子计，所述锂盐在电解液中的浓度为0.5-2M，进一步优选为1-1.5M。