[发明专利]一种含磺酸苯酯化合物的电解液及锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池材料技术领域，公开了一种含磺酸苯酯化合物的电解液及锂离子电池。所述电解液包括式(I)所示结构的第一添加剂和具有不饱和键的第二添加剂。本发明的第一添加剂能有效地抑制降低电池阻抗，尤其是低温阻抗，进一步改善电池高低温性能。且其结构整体稳定，不需要低温下保存，而使用该化合物添加剂的电解液也不需要低温下保存，稳定性优于含DTD电解液。采用含不饱和键的第二添加剂搭配使用，可以进一步增强电池在高电压下的电化学性能，尤其是循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池材料技术领域，具体涉及一种含磺酸苯酯化合物的电解液及锂离子电池。

背景技术

目前市场上电解液中使用较多的添加剂主要有1,3-丙烷磺酸内酯(PS)、氟代碳酸乙烯酯(FEC)、硫酸乙烯酯(DTD)等，其中DTD应用领域广，几乎可用于所有的锂离子电池。现在低DCIR(直流内阻)成为越来越多电池厂客户重点关注指标，因而能降低电池DCIR的电解液成为他们新的需求。市面上能降低电池DCIR并兼顾高低温性能的添加剂不多，DTD便在其中。由于DTD本身不稳定，高温下容易分解，会进一步加剧电解液品质的恶化，其运输和存储成本较高，部分客户无相关存储环境，他们提出了不含DTD电解液的需求。因而需开发兼顾高低温性能和稳定性的低阻抗添加剂及电解液，即DTD的取替代添加剂和电解液。

专利CN 101842349 A公开了一种含磺酸苯酯化合物的非水电解液及锂电池。所述磺酸苯酯化合物中苯环上取代基X¹～X⁵其中的1～4个为氟原子；与硫原子相连的R¹表示碳原子数为1～6的直链或支链的烷基、氢原子中的至少一个被卤原子取代的碳原子数为1～6的直链或支链的烷基、或碳原子数为6～9的芳基。并通过附图1结果给出教导苯环的F的数目与低温循环特性的关系。苯环的F的数目为0时，低温循环特性显著降低。但苯环上含氟取代的磺酸苯酯化合物相对苯环上不含氟取代的磺酸苯酯化合物来说，其合成工艺更难，成本更昂贵，不利于在电解液中商业化使用。且该现有技术只是用特定结构的磺酸苯酯化合物来改善低温循环性能，并未涉及阻抗以及高温性能。

专利CN 108091933 A公开了氟磺酸酯类化合物于电池电解液中的应用，通过向锂电池电解液中加入氟磺酸酯类化合物，使电池低温放电特性和寿命周期特性出色。但首先，单独采用氟磺酸酯类化合物对高温循环性能改善有限，600次45℃循环容量保持率只能达到80％左右。且该现有技术中记载，加入氟磺酸酯类化合物后，电池的电导率和内阻性能下降。为解决上述问题，向电解液中加入电解液质量3-5％的1,3,6-己烷三腈和苯磺酸钠，可以改善因氟磺酸酯类化合物加入而造成的电导率下降和内阻增加的问题，需控制1,3,6-己烷三腈和苯磺酸钠的质量比为0.5：(1-2)。但该第二添加剂的加入也并未对电池的高温循环性能进行有效改善。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种含磺酸苯酯化合物的电解液。

本发明的另一目的在于提供一种含有上述电解液的锂离子电池。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种含磺酸苯酯化合物的电解液，包括式(I)所示结构的第一添加剂和具有不饱和键的第二添加剂；

式(I)中R₁～R₅各自独立地选自：氢、磺酰基、氟代磺酰基；R₆选自：氟、5～6元芳基、5～6元杂芳基、C2～8烯基、C3～8炔基、卤素取代5～6元芳基、卤素取代5～6元杂芳基；

所述具有不饱和键的第二添加剂选自1,3-丙烯磺酸内酯、碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、甲基碳酸-2-丙炔基酯、甲磺酸-2-丙炔-1-醇、三烯丙基异氰脲酸酯、三烯丙基磷酸酯和柠康酸酐中的至少一种。

进一步优选地，所述R₁～R₅各自独立地选自：氢、氟代磺酰基。