[发明专利]一种非水电解液及包括所述非水电解液的锂二次电池

说明书

本发明提供了一种非水电解液及包括所述非水电解液的锂二次电池，所述非水电解液包括有机溶剂、添加剂和锂盐，所述添加剂至少含有多元腈类化合物；所述的添加剂的用量占非水电解液总重量的0.01‑10wt％；所述多元腈类化合物由低元腈类化合物制备，所述多元腈类化合物中低元腈类化合物的含量为5‑60ppm。本申请通过控制作为添加剂的多元腈类化合物中原料杂质的含量和该添加剂的用量制备得到了一种具有更好的高温循环性能的电解液，将其用于锂二次电池显著提高了其高温循环性能。

技术领域

本发明属于电解液技术领域，具体涉及一种非水电解液及包括所述非水电解液的锂二次电池。

背景技术

锂二次电池相对于铅酸电池、镉镍电池、镍氢电池具有工作电压高、比能量大、自放电小、循环寿命长、无记忆效应等优势，使得近年来锂二次电池得到了突飞猛进的发展，性能指标不断提高。随着人们对锂二次电池续航能力的需求提高，开发者们不得不进一步提高锂二次电池的充电电压。但是，这将恶化锂二次电池的循环性能。

电解液添加剂对锂二次电池的性能改善具有最经济、最可行的突出优点。多元腈类化合物是一类常见的高温循环性能改善添加剂，电解液中加入少量的多元腈类化合物可以显著改善锂二次电池的高温循环性能，制备得到适用于高电压的且具有较好的高温循环性能的锂二次电池。

但是，即便加入了多元腈类化合物，制备得到的锂二次电池在高电压下过渡金属离子溶出和高温性能差的问题仍旧难以达到最佳状态。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有锂二次电池在高电压下过渡金属离子溶出和高温性能差的问题，提供了一种非水电解液及含有该非水电解液的锂二次电池，该电解液具有较好的高温性能，同时能够提高锂二次电池的充电性能。

多元腈类化合物若是由一元腈类化合物或较低元腈类化合物制备，其中一般会含有作为杂质的所述一元腈类化合物或较低元腈类化合物，因为较难通过简单的提纯方法完全去除。以1,3,6-己烷三腈为例，其是由丙烯腈为原料制备得到，其中一般均含有微量的丙烯腈杂质，即使提纯后的1,3,6-己烷三腈仍难免会有丙烯腈的残余。发明人研究发现，当将所述多元腈类化合物作为电解液添加剂使用时，其中的原料杂质(如丙烯腈)的含量对锂二次电池的性能影响巨大，究其原因，发现是由于原料杂质一般含有与氰基共轭的双键，该双键会优于所述多元腈类化合物在锂二次电池首次充电时先在正极反应，导致所述多元腈类化合物难以实现其在正极表面与表面的过渡金属离子进行络合而稳定表面的过渡金属的作用。而本申请的发明人通过研究发现，通过控制多元腈类化合物中原料杂质的含量可以制备得到具有更好的高温循环性能的电解液。具体的，当控制原料杂质的含量在5-60ppm的范围内时，原料杂质可以在首次充电时全部在负极还原，由于不再在正极反应，因此将不影响多元腈类化合物对正极保护的效果；另外，还原后的原料杂质还会在负极表面形成良好的界面膜，并且，原料杂质中的腈基基团(-CN)可以在负极表面与过渡金属结合从而抑制正极溶出的过渡金属离子在负极沉积，抑制了电解液在负极的分解；基于此，显著提高了锂二次电池的高温循环性能，实现了本发明的目的。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种非水电解液，所述非水电解液包括有机溶剂、添加剂和锂盐，其中，所述添加剂至少含有多元腈类化合物；所述的添加剂的用量占非水电解液总重量的0.01-10wt％；所述多元腈类化合物由低元腈类化合物制备，所述多元腈类化合物中低元腈类化合物的含量为5-60ppm。

其中，所述低元腈类化合物选自具有式(1)所示结构的化合物：

式(1)中，R₁和R₂相同或不同，彼此独立地选自H、卤素、烃基或芳基；R₃选自H、卤素、烃基或芳基；当R₁和R₃选自烃基时还可以相互连接形成环，即形成下述式(2)所示结构的化合物：