[发明专利]一种锂离子电池电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂，所述成膜添加剂包括具有特定结构的硅烷类添加剂、硫酸酯类添加剂和咪唑类添加剂。本发明各种添加剂经过合适的配比后，既能发挥各自的优点又能相互抑制各自的缺点，通过它们相互之间的协同作用，提升了锂离子电池的存储性能和高温循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池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、长寿命和环境友好等优点，被广泛应用于3C数码产品、电动工具、电动汽车等领域。尤其是在3C数码领域，近几年来移动电子设备如智能手机移动电源更轻、更薄的发展趋势使得锂离子电池越来越受欢迎。

电解液作为锂离子电池中几大主材之一，具有不可或缺的作用，被誉为锂离子电池的“血液”。然而锂离子电池电解液中最关键的部分是添加剂，如负极成膜添加剂，正极成膜添加剂、稳定剂、除水剂及除酸剂等。电解液在制造过程中，不可避免的会带入一些水份，而电解液中痕量水会造成六氟磷酸锂的反应，产生HF和磷酸化合物(HPO₂F₂，H₂PO₃F和H₃PO₄)，酸类物质会腐蚀正负极钝化膜，导致金属离子溶出以及电解液的分解反应。六氟磷酸锂的热稳定性差，在高温条件下，会发生分解产生LiF和PF₅，具有路易斯酸性的PF₅会催化溶剂和添加剂的分解，导致锂离子电池电化学性能急剧衰减。

添加剂在正负极材料界面成膜，所形成钝化膜的质量，对锂离子电池的电化学性能至关重要，因此开发性能更优的正负极成膜添加剂是目前研究的热点。

如CN109818064A公开了一种高温高电压非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池。该发明的高温高电压非水电解液包括锂盐、非水溶剂、添加剂，其中，所述添加剂中包含第一类硼酸盐添加剂、第二类含氮类锂盐添加剂、第三类硅氮基类添加剂和第四类磺酸酯和硫酸酯类混合添加剂。不足之处是锂离子电池的循环性能仍有提高空间。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种循环性能和高温存储性能优良的锂离子电池电解液及锂离子电池。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：.一种锂离子电池电解液，包括电解质锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂，所述成膜添加剂包括具有式(Ⅰ)结构的硅烷类添加剂、具有式(Ⅱ)结构的硫酸酯类添加剂和具有式(Ⅲ)结构的咪唑类添加剂：

其中，R₁～R₁₀分别独立地选自氧原子、氮原子、硫原子、羰基、炔基、烯基、烷基异氰酸根和氟代烷基中的任意一种。

优选地，所述硅烷类添加剂选自具有以下结构的化合物中的至少一种：

优选地，所述硫酸酯类添加剂选自具有以下结构的化合物中的至少一种：

优选地，所述咪唑类添加剂选自具有以下结构的化合物中的至少一种：

优选地，所述硅烷类添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.1～0.5％；所述硫酸酯类添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为0.5～3.0％；所述咪唑类添加剂在锂离子电池电解液中的质量百分含量为1～3％。