[发明专利]一种非水电解液及包含该电解液的锂离子二次电池

说明书

本发明公开了一种非水电解液，所述非水电解液包括成膜添加剂、电解液稳定添加剂和正极稳定添加剂；其中，所述成膜添加剂为含硫添加剂与含草酸添加剂中至少一种；所述电解液稳定添加剂为磷腈类化合物；所述正极稳定添加剂为双腈化合物、联苯及联苯的衍生物中至少一种。本发明还提供一种采用上述非水电解液制备的锂离子二次电池，上述锂离子二次电池具有优良的安全性能、高温循环性能及高温存储性能。

技术领域

本发明涉及非水电解液及包含该电解液的锂离子二次电池。

背景技术

锂离子动力电池具有能量密度大、工作电压高、环境友好等突出优势，在大型电动工具、电动汽车、储能电网等领域具有广阔的应用前景。随着锂离子电池在各行各业的应用，人们通常选择高镍NCM材料来增加电池的容量。然而，高镍NCM材料在高温下具有较高的反应活性，这大大降低了电池的高温性能如高温循环寿命和高温储存性能等；同时，高反应活性的高镍NCM材料也大大增加了电池在高温状态下的安全隐患；进一步的，高温性能的降低与安全隐患都随着NCM材料中镍含量中的升高而变得更加明显。近年来，关于锂电池引发的火灾甚至爆炸的报道已经屡见不鲜，电池的安全问题已经引起人们的普遍关注；同时，安全问题也是制约锂离子电池大型化和高能化发展的瓶颈。

在一系列安全问题中，热失控是引发锂离子电池不安全行为最危险的因素之一。例如浸水、热冲击、震动、冲击、火焰灼烧等恶劣的外部环境因素，过充过放、过压欠压、外短路等电器使用不当以及电芯老化造成的内阻增加、锂金属沉积等都有可能使电池内部温度升高，从而引发热失控。因此，提高电池在高温条件下的稳定性显得十分重要。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种非水电解液，该非水电解液包括成膜添加剂、电解液稳定添加剂和正极稳定添加剂。

所述成膜添加剂包括含硫添加剂及含草酸添加剂中至少一种。如本发明的成膜添加剂可以包括含硫添加剂，或如本发明的成膜添加剂可以包括含草酸添加剂，又或如本发明的成膜添加剂可以包括含硫添加剂及含草酸添加剂。

所述含硫添加剂包括1,3丙磺酸内酯(1-3PS)、1,4丁磺酸内酯(1-4BS)、1,3丙烯磺酸内酯(PST)、硫酸乙烯酯(DTD)、甲烷二磺酸亚甲酯(MMDS)、亚硫酸乙烯酯(ES)及式(1)所示的硫酸酯中至少一种：

其中，R₁-R₆各自独立地选自氢原子、氟原子、碳原子数为1-10的饱和烃基、碳原子数为1-10的不饱和烃基、碳原子数为1-10的饱和含氟烃基、碳原子数为1-10的不饱和含氟烃基、碳原子数为1-10的饱和烷氧基、碳原子数为1-10的不饱和烷氧基、碳原子数为1-10的饱和腈基或碳原子数为1-10的不饱和腈基。所述含草酸添加剂为二氟草酸硼酸锂(LiDFOB)、双草酸硼酸锂(LiBOB)、四氟草酸磷酸锂(LiTFOP)、二氟双草酸磷酸锂(LiDFOP)及式(2)所示的草酸酯中至少一种：

其中，R₇-R₁₂各自独立地选自氢原子、氟原子、碳原子数为1-10的饱和烃基、碳原子数为1-10的不饱和烃基、碳原子数为1-10的饱和含氟烃基、碳原子数为1-10的不饱和含氟烃基、碳原子数为1-10的饱和烷氧基、碳原子数为1-10的不饱和烷氧基、碳原子数为1-10的饱和腈基或碳原子数为1-10的不饱和腈基。

所述电解液稳定添加剂包括磷腈类化合物。所述磷腈类化合物具有式(3)所示的结构：