[发明专利]一种高电压低阻抗型锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高电压低阻抗型锂离子电池电解液及锂离子电池。该高电压低阻抗型锂离子电池电解液包括锂盐、非水有机溶剂和功能添加剂，所述功能添加剂包括成膜添加剂和至少一种硫代异氰酸酯类化合物。通过在电解液中加入硫代异氰酸酯类化合物能够显著提高了电解液的耐氧化性能，并且提高锂离子电池在高电压测试条件下的高温循环性能，此外相比传统高电压添加剂，该类化合物成膜阻抗更低。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体设计一种高电压低阻抗型锂离子电池电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、自放电率低、使用温度范围宽广、循环寿命长、无记忆效应等显著优点，被广泛应用于3C数码、新能源汽车、储能电站以及航空航天等领域。

随着新能源汽车对续航里程提升的迫切需求，提高锂离子电池能量密度是当前急需解决的技术难点，当前提高能量密度的主要途径包括使用具有高比容量的正、负极活性材料以及提高锂离子电池的工作电压。当提高锂离子电池工作电压后会导致正极活性材料氧化性增加，进而导致电解液更容易氧化分解，不仅产生大量气体副产物造成电池鼓胀，而且固态副产物沉积在正极材料表面，导致电池界面阻抗急剧升高，电池的性能迅速劣化。

改善锂离子电池高电压性能的常用技术之一是使用高电压电解液添加剂，这些添加剂能够在正极表面形成稳定的SEI膜，从而抑制电解液在正极材料表面的氧化分解。例如申请号为CN201911369254.8发明专利公开了一种高电压添加剂及锂电池用高电压电解液，该专利中的高电压添加剂为含有环状烯胺与硫代膦酸酯结构的化合物，不仅可以在正极形成稳定且致密的CEI膜，稳定正极材料表面的过渡金属离子，抑制正极材料的氧析出，减少电解液的氧化分解；还可以在负极成膜，改善负极SEI膜的稳定性，提高锂电池在高电压条件下的性能。申请号为CN201910751245.0发明专利公开了一种高电压电解液，包括电解液溶剂、锂盐和电解液添加剂，其中电解液添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、硫酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯、三氟甲基苯硫醚、烯丙氧基三甲烷和三(三甲基硅烷)硼酸酯，该电解液适用于高电压锂离子电池，高电压状态下电解液体系稳定性强，可有效提高电池的循环寿命和综合性能。申请号为CN201911364517.8发明专利公开了一种高电压锂离子电池非水电解液，其中添加剂组成为：硅烷基异氰酸酯类添加剂0.1-5％，低阻抗添加剂0.1-5％。然而传统高电压电解液添加剂由于在正极材料表面成膜较厚，虽然有效抑制了电解液与正极材料之间的副反应，但同时也增加了锂离子迁移的界面阻抗，因此开发耐高电压同时低阻抗的电解液添加剂仍然具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种高电压低阻抗型锂离子电池电解液，该电解液能够在负极表面形成稳定的低阻抗SEI膜，显著提高了锂离子电池在高电压测试条件下的高温循环性能，并且降低成膜阻抗。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种高电压低阻抗型锂离子电池电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和功能添加剂，其特征在于：所述功能添加剂包括成膜添加剂和至少一种硫代异氰酸酯类化合物；所述硫代异氰酸酯类化合物的化学结构式如下结构式(I)所示：

其中：R₁、R₂、R₃、R₄、R₅独立地选自氢、烷基、取代烷基、烷氧基、取代烷氧基、苯基、苯环衍生物、杂环基团中的任意一种。

作为优选的技术方案，所述取代烷基和/或取代烷氧基中的取代基为卤素、硝基、氰基中的任意一种；所述杂环基团为五元或六元的杂环基团。进一步优选的，所述杂环基团为呋喃基、哌喃基、噻喃基、噻吩基、吡喃基、吗啉基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基和哒嗪基中的任意一种。