[发明专利]一种电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及了一种电解液和利用该电解液制备的锂离子电池，所述的电解液中包含基础电解液和添加剂A，添加剂A为硫磷酸酐化合物，该添加剂会优先于电解液中的溶剂在正极表面被氧化，从而在正极表面形成一层均匀稳定的CEI膜。该CEI膜将正极活性物质和电解液进行隔离，保护正极表面活性位点免受到电解液的侵蚀，防止正极粒子从内部裂缝坍塌和过渡金属的溶解，形成的CEI膜增强了锂离子在相间的传输，降低了极化，避免正极材料表面的局部过充电，抑制电解液的分解，提高了电解液的高温稳定性，减少了电芯在循环过程中的产气和提高了电芯的循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液以及应用该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池是目前最具有发展前途和应用前景的绿色二次电池，而电解液作为锂电池的重要组成部分，是连接正负极材料的桥梁，其中电解液的组成尤其是电解液中的添加剂对电芯的性能有着至关重要的影响。随着对锂离子电池能量密度的要求越来越高，锂电池一直在向着高镍和高电压方向发展，随之面临的问题就是电芯在高电压和高镍条件下循环过程中发生产气、电芯变形析锂进而导致电芯循环跳水现象。锂离子电池采用的是非水有机体系电解液，但在高电压(4.5Vvs.Li/Li⁺)条件下，电解液溶剂发生强烈分解，产生大量气体，恶化锂离子电池的循环性能，因此，开发一种在高电压条件下不分解的电解液显得尤为重要。

为了改善高电压下锂离子电池的循环稳定性，目前诸多的电解液添加剂被合成并应用到锂离子电池中，中国专利200710198735.X和201010003990.6就提出使用酯化合物，酸酐类化合物以及砜化合物。酸酐类添加剂当时并不被看好，因为酸酐会与水反应生成酸，是电解液中的禁忌，然而后来有人摸索出来酸酐类化合物能够提升电池的存储性能和高温性能，所以，越来越多的酸酐类化合物被用作电解液添加剂，而含磷和含硫类化合物均是电解液中常用的两大类添加剂。但目前为止，混合酸酐还较少作为电解液添加剂。

现有专利文献中也有不少关于通过采用在电解液中添加添加剂来提高电解液的稳定性，从而提高锂离子电池的性能的相关报道，例如：

发明专利CN 105609875 B公布了一种电解液添加剂，属于丙烯酸硫酸酐类衍生物，电解液中加入该添加剂后，有助于形成稳定的SEI膜，延长了电池的循环性能，但是也只是属于含硫类酸酐化合物。

发明专利CN 109148957 A公布了一种电池电解液，在电解液中加入了酸酐类衍生物，改善了电池的胀气问题，同时由于该酸酐类衍生物添加剂含有O、N、Si、F等多种元素其作为电解液添加剂时，与正负极材料具有较好的兼容性，可以有效的抑制电池胀气及改善电池高温循环性能。

上述文献公开的添加剂基本上属于含磷添加剂或者含硅和氟的添加剂，但不能在正极上形成保护，使正极材料容易受到破坏。

发明内容

为了克服现有技术中的问题，使锂离子电池电解液在高电压(4.5Vvs.Li/Li⁺)条件下不分解，本申请提供一种电解液以及利用该电解液制备的锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种电解液，其特征在于，包括基础电解液和添加剂A，所述添加剂A为硫磷酸酐化合物，所述添加剂A的化学式(1)如下：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄各自独立地选自烷基、烷氧基、烯烃基、卤代烷基、卤代烷氧基、卤代烯烃基、醚氧基中的一种，且卤代为部分取代或全取代。

如上所示的任意结构的化合物均可以作为添加剂的成分，应用于锂离子电池中。具体应用中，可以以单一化合物作为电解液添加剂而使用，也可以将上述添加剂与其它化合物复合使用作为电解液添加剂。