[发明专利]一种非水电解液及电池

说明书

为克服现有锂离子电池的SEI膜存在高温稳定性差的问题，本发明提供了一种非水电解液，包括溶剂、电解质盐和结构式1所示的化合物：其中，A、G、X各自独立地选自环状硫酸酯基团及其衍生物、环状磺酸酯基团及其衍生物、环状亚硫酸酯基团及其衍生物或基团D；且A、G、X中选自基团D的数量为0或1，基团D选自碳原子数1‑4的烷基、不饱和烃基、卤代烷基、腈类基团、醚类基团或酮基。本发明还提供了包括上述非水电解液的电池。本发明提供的非水电解液采用结构式1所示的化合物作为添加剂，能够有效提高正负极表面的成膜质量，提高电池性能。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种非水电解液及电池。

背景技术

锂离子电池在充放电过程中会在电极表面会发生化学或电化学反应形成沉积物薄膜，在负极被称为SEI膜，正极常被称为CEI膜。在石墨负极中，SEI膜是电解液中溶剂和溶质在还原过程中，有机和无机分解产物沉积在石墨表面形成的，该膜可以在后续充放电过程中保持电解液的动力学稳定，使电解液中溶剂和溶质不再继续分解，同时SEI膜可以防止溶剂嵌入石墨层使其剥离分解，从而提高电池性能。但SEI膜在充电和放电过程中会有局部损耗，所以有效的、稳定的SEI膜对电池寿命和循环性能有至关重要的影响，特别是在高倍率和深度放电过程中这一点尤为重要。SEI膜中锂离子电导率的高低也对电池的倍率性能有重要影响，高离子电导率能够提升倍率性能，降低电池阻抗。同时，SEI膜对温度非常敏感，因此电池的高低温性能也与SEI膜息息相关。更重要的是SEI膜还决定了电池的安全性能。CEI膜也有与SEI膜类似行为，它们的成分非常复杂，其厚度、组成、形态和致密性等都会对电池性能产生显著影响。

目前添加剂形成的SEI膜，虽然能够一定程度上提高电池性能，但仍存在膜表面厚度不均一、高温稳定性差等缺点，对电池寿命和高倍率放电都有不利影响，如何开发一种能够进一步提高SEI膜质量的添加剂是亟需解决的问题。

发明内容

针对现有锂离子电池的SEI膜存在高温稳定性差的问题，本发明提供了一种非水电解液及电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明提供一种非水电解液，包括溶剂、电解质盐和结构式1所示的化合物：

其中，A、G、X各自独立地选自环状硫酸酯基团及其衍生物、环状磺酸酯基团及其衍生物、环状亚硫酸酯基团及其衍生物或基团D；且A、G、X中选自基团D的数量为0或1，基团D选自碳原子数1-4的烷基、不饱和烃基、卤代烷基、腈类基团、醚类基团或酮基。

可选的，所述环状硫酸酯基团及其衍生物选自结构式2所示的基团：

其中，*为键合位置，R₁选自单键、碳原子数1-4的亚烷基以及亚烷基中至少一个氢原子被含杂原子的基团取代的基团，a、b、c为自然数，a、b与c之和为0至5中的任意自然数，R₆、R₇、R₈各自独立选自氢、卤素原子或碳原子数1-5的烷基以及烷基中至少一个氢原子被含杂原子的基团取代的基团，所述杂原子包括O、N、S或卤素中的一种或多种。

可选的，所述环状磺酸酯基团及其衍生物选自结构式3所示的基团：

其中，*为键合位置，R₂选自单键、碳原子数1-4的亚烷基以及亚烷基中至少一个氢原子被含杂原子的基团取代的基团，e、d、f为自然数，d、e与f之和为0至5中的任意自然数；R₉、R₁₀、R₁₁各自独立地选自氢、卤素原子或碳原子数1-5的烷基以及烷基中至少一个氢原子被含杂原子的基团取代的基团，所述杂原子包括O、N、S或卤素中的一种或多种。