[发明专利]锂离子电池电解液和锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池电解液和锂离子电池。本发明锂离子电池电解液包括溶剂和溶解在所述溶剂中的锂盐和添加剂，所述添加剂包括含双键的多氮杂环化合物。本发明锂离子电池的电解液为本发明锂离子电池电解液。本发明锂离子电池电解液所含的添加剂可以改善电极表面的界面稳定性，阻止溶剂分子在负极表面的还原和正极表面的氧化，大大降低电池阻抗，显著提升电池的高温循环和存储性能。本发明锂离子电池具有高的充电和循环以及存储性能，电池膨胀率较低，安全性高，且能量密度高。

技术领域

本发明涉及一种锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池电解液和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池与其他电池相比，具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高、无记忆效应、循环寿命长等优点，不仅在手机、笔记本电脑等领域得到了广泛的应用，而且也被认为是电动车、大型储能装置的最佳选择之一。随着无人机的兴起，锂离子电池在无人机领域得到了广泛的应用。

随着人们生活的要求逐渐提高和电子产品的不断发展。在对锂离子电池能量密度要求越来越高的同时，对锂离子电池的安全性和循环性能也在不断的提高，如目前行业都在追求更高的锂电池能量密度，这也是反映电池技术的重要指标。为此，需要采用更高克容量的正极材料，作为目前最能商业化的选择，正极一般采用高镍三元材料，即材料中镍含量大于80％。其中高镍材料在脱锂后存在对电解液的强氧化性导致电池产气、金属元素溶出及容量衰减。

为了解决电极材料对电解液的氧化而导致电池产气、金属元素溶出及容量衰减等不良现象。目前有报道将硫酸乙烯酯(DTD)作为电解液添加剂以降低电极材料对电解液的氧化作用。但是在实际应用中发现DTD需要低温运输及存储，这也导致成本增加，而电池在高温下工作也很容易导致DTD变质，对电池性能产生不可预估的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种锂离子电池电解液，以解决现有锂离子电池电解液易被电极材料氧化而导致电极液稳定性不理想和电池发生产气、金属元素溶出及容量衰减等不良现象的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池，以及解决现有锂离子电池由于电解液不稳定而易发生的产气、金属元素溶出及容量衰减等不良现象的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的一方面，提供了一种锂离子电池电解液。述锂离子电池电解液包括溶剂和溶解在溶剂中的锂盐和添加剂，添加剂包括含双键的多氮杂环化合物。

这样，本发明锂离子电池电解液通过在含有锂盐的基础电解液中添加多氮杂环化合物，其一方面能够有效提高本发明锂离子电池电解液热稳定，有效避免锂离子电池电解液发生变质，而且易保存易运输；另一方面，多氮杂环化合物含有多个电负性较强的N原子可以降低整个添加剂分子的LUMO能量而更容易被还原而生成高电导率的Li₃N，从而有效提高锂离子电池电解液的导电率；第三方面，多氮杂环化合物更容易在电极表面发生电化学聚合反应成膜，形成的SEI膜具有很好的弹性，在材料脱嵌锂的过程中不会发生破裂，因此不会重复生长SEI膜。因此，本发明的添加剂可以改善电极特别是高镍正极表面的界面稳定性，阻止溶剂分子在负极表面的还原和正极表面的氧化，大大降低电池阻抗，显著提升电池的高温循环和存储性能。

优选地，多氮杂环化合物在锂离子电池电解液的含量为0.1～5wt％。通过优化多氮杂环化合物在锂离子电池电解液的含量，通过提高多氮杂环化合物对电极特别是高镍正极表面的界面稳定性改善作用，进一步阻止溶剂分子在负极表面的还原和正极表面的氧化和降低电池阻抗，显著提升电池的高温循环和存储性能。

优选地，多氮杂环化合物为下述分子结构通式(Ⅰ)所示的多氮杂环化合物：

其中，R₁和R₂分别独立的选自氢、烷基、取代苯基中的任一种，R₃为氢、烷氧基、烷基、卤素、卤代烷基中的任一种。