[发明专利]一种高电压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锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐、成膜添加剂，所述成膜添加剂包括具有特定结构的双亚硫酸亚乙酯类添加剂和其他添加剂。本发明还公开了包括正极、负极、隔膜和所述的高电压锂离子电池非水电解液的锂离子电池。本发明的高电压锂离子电池非水电解液中具有特定结构式的双亚硫酸亚乙酯类添加剂能在碳负极表面优先发生还原反应形成稳定致密的SEI膜，减少膜本身的阻抗和由于SEI膜致密性差导致的电解液损失，阻断碳酸丙烯酯的共嵌入；同时修饰正极CEI膜，改善电池内部的动力学特性，提升电池的高低温性能、倍率性能、存储性能。

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锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

随着科技进步，人们对生活环境质量要求不断提高，而化石能源的日益枯竭和消耗等带来的环境污染问题也越发严重，清洁可再生新能源的研究开发成为当务之急。目前已有大量新能源被开发使用，如太阳能、风能、潮汐能和地热能等，但这些能源在时间和空间上受限，需要适当的转换和存储才能使用。

锂离子电池作为一种绿色环保高能电池，是目前世界上最为理想也最具有潜力的可充电电池。相比于其他电池，其具备无记忆效应、可快速充放电、能量密度高、循环寿命长和无环境污染等一系列优点，因此广泛应用于小型电子设备，如笔记本电脑、摄像机、手机、电子手表等。随着纯电动汽车、混合动力汽车及便携式储能设备等对锂离子电池容量要求的不断提高，人们期待研发具有更高能量密度、功率密度的锂离子电池来实现长久续航及储能。提高工作电压可提升锂离子电池的能量密度，但普通电解液在高电压下的氧化分解，限制了高电压锂离子电池的发展。因此，需要开发耐高压的电解液。

如CN108987809A公开了一种非水锂离子电解液及使用该电解液的锂离子电池，该电解液包括具有特定结构式的化合物中的一种或者两种以上，该特定结构式的化合物分子中含有两个1，3-丙烯亚硫酸酯结构单元，这两个结构单元都能参与正极钝化膜的形成，比1，3-丙烯亚硫酸酯形成的钝化膜更加稳定，可以有效的保护正极材料、减小材料界面对电解液的氧化，提高材料的界面稳定性；同时形成的钝化膜中的含硫锂盐可以提升锂离子的传导率及电子电导率，从而提高电池的倍率性能及低温放电性能。此外，该添加剂由于含有不饱和亚硫酸酯结构，能够在高电压下与正极材料释放出的氧气分子进行反应，提高电解液的耐氧化性，从而显著改善电池的高温存储和循环性能。不足之处是该添加剂的加入会导致电解液整体粘度的大幅提升，需要另外添加多种添加剂或溶剂进行组合，导致制备工序复杂，性价比不高。

发明内容

为了克服上述背景技术的不足，本发明提供了一种高电压锂离子电池非水电解液及锂离子电池。本发明的高电压锂离子电池非水电解液通过优化配方，在独特组合的多种组分的协同作用下，使电解液体系兼具高能量密度、高安全性能，有利于满足电解液在高电压下对高低温性能、倍率性能、存储性能的需求，进而提高了高电压锂离子电池的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种高电压锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐、成膜添加剂，所述成膜添加剂包括双亚硫酸亚乙酯类添加剂和其他添加剂。

优选地，所述双亚硫酸亚乙酯类添加剂结构式如式(Ⅰ)所示：

其中，R₁、R₂各自独立选自氢原子、氟原子、1-4个碳的烷基、烯基、炔基、腈基、氟代烷基及烷氧基。

更优选地，所述双亚硫酸亚乙酯类添加剂选自以下结构式所示化合物中的至少一种：

优选地，所述双亚硫酸亚乙酯类添加剂在高电压锂离子电池非水电解液中的质量百分比为0.5-4％。