[发明专利]一种高电压快充型锂离子电池非水电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高电压快充型锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包括至少一种具有式(Ⅰ)结构的硫系化合物。本发明还公开了包括正极片、隔离膜、负极片和上述高电压快充型锂离子电池电解液的锂离子电池。本发明电解液中的硫系添加剂能参与负极成膜，所形成的钝化膜阻抗低，有利于改善负极界面化学动力学性能，对锂离子离子的快速嵌入效果具有很大提升，从而提高了锂离子电池的快充性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种高电压快充型锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点被广泛应用于3C数码产品。现如今轻薄和高能量密度逐渐成为电池发展的趋势，尤其是对于3C数码产品而言。随着智能手机的智能化和多样化，人们对手机的使用频率越来越高，因此要求手机具有更多的电量，更轻的质量，以及能够快速充电的性能。

为了提高锂离子电池的能量密度，常用的措施是提高正极材料的充电截止电压，如商业化的钴酸锂锂离子电池电压从4.2V→4.35V→4.4V→4.45V→4.48V→4.5V。

然而，正极材料在高电压下会存在一定的缺陷，如高电压正极活性材料在缺锂状态时具有很强的氧化性，电解液很容易被氧化分解，产生大量的气体和热量；此外，高电压正极活性材料在缺锂状态时自身也很不稳定，易发生一些副反应，如释放氧、过渡金属离子溶出等。

同样的，负极界面形貌的好坏，同样严重影响着电池的快速充电性能，因此需要添加剂能够在负极还原形成的钝化膜具有更加优良的性能，更好的动力学特性。

因此，需要开发能够正极成膜，保护正极材料的添加剂或者负极成膜，降低负极界面阻抗，抑制溶剂还原的新型成膜添加剂。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种高电压快充型锂离子电池非水电解液及锂离子电池，该电解液中所述的硫系化合物能够负极还原成膜，抑制溶剂的还原分解，改善负极界面动力学性能，同时该类物质有一定的正极氧化成膜作用，对正极材料具有一定的保护作用，从而提高电池的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高电压快充型锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂包括至少一种具有式(Ⅰ)结构的硫系化合物：

其中，R₁和R₂分别独立地选自氢原子、烷基和氟代烷基。

优选地，所述烷基和氟代烷基中碳原子数小于4，碳链可为直链，也可为支链。

更优选地，所述硫系化合物选自具有以下结构的化合物中的至少一种：

优选地，所述硫系化合物在非水电解液中的质量百分含量为0.5～3.0％。

优选地，所述添加剂还包括常规添加剂，所述常规添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、丁二腈、己二腈、1,3,6-己烷三腈、1,2-双(氰乙氧基)乙烷、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯和三(三甲基)硅烷硼酸酯中的一种或多种，所述常规添加剂在非水电解液中的质量百分含量为19.0～23.5％。

更优选地，所述常规添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、己二腈、1,2-双(氰乙氧基)乙烷、1,3-丙烷磺酸内酯的混合物；所述氟代碳酸乙烯酯在非水电解液中的质量百分含量优选为8.0～15.0％，所述1,3-丙烷磺酸内酯在非水电解液中的质量百分含量优选为4.0～8.0％，所述己二腈在非水电解液中的质量百分含量优选为1.0～3.0％，所述1,2-双(氰乙氧基)乙烷在非水电解液中的质量百分含量优选为1.0～2.0％。