[发明专利]一种改善锂离子电池高温性能的电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种改善锂离子电池高温性能的电解液及锂离子电池，涉及锂离子电池技术领域，所述电解液包括锂盐、非水有机溶剂、耐高温添加剂和成膜添加剂，所述耐高温添加剂为N‑乙酰基‑N‑磺酰基吡咯盐离子液体，其结构式为：本发明提供了一种电解液添加剂N‑乙酰基‑N‑磺酰基吡咯盐离子液体，在锂离子电池首次充、放电过程中，该电解液添加剂可以在电池正负极表面参与生成膜，减少高温下正负极材料与电解液的持续反应引起的电解液消耗，同时抑制了因电解液持续反应成膜导致的电池产气，从而提高了电池的高温存储和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种改善锂离子电池高温性能的电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、比能量密度高、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、对环境污染小等优点，已经广泛应用于各类电子消费品和动力电池市场。为了满足电动汽车高续航里程、可在高低温环境正常使用、可快速充电以及具有长使用寿命的要求，需要锂离子二次电池具有更高的能量密度、更优异的高温性能以及长循环性能。

目前，提高锂离子电池能量密度有效的方法是使用容量更高的正负极材料以及匹配相对应的电解液。高镍三元正极材料和硅碳负极材料具有更高的克容量，应用于电池中具有更高的能量密度，但是在高温条件下，高镍材料在脱锂状态下具有很高的氧化性，负极材料在嵌锂状态下具有很强的反应活性，易与电解液反应导致电池高温存储产气，循环性能恶化。因此急需匹配相应的电解液。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种改善锂离子电池高温性能的电解液及锂离子电池。

本发明提出的一种改善锂离子电池高温性能的电解液，包括锂盐、非水有机溶剂、耐高温添加剂和成膜添加剂；所述耐高温添加剂为式(Ⅰ)所示的N-乙酰基-N-磺酰基吡咯盐离子液体：

其中，R₁和R₂独立选自C1-C3烷基或氟代烷基、苯基取代的C1-C3烷基、C1-C3氰基；

表示阴离子，选自Br^-、PF₆^-、BF₄^-、FSI^-、TFSI^-中的一种。

在本发明中，发明人发现，上述N-乙酰基-N-磺酰基吡咯盐离子液体中，R₁和R₂可优化吡咯盐化合物的成膜组分，能同时形成无机膜和有机膜，提升界面膜的稳定性，同时保证成膜阻抗不会有明显增大。进一步地，本发明人发现取代基为氟取代基时，可提高电解液的耐氧化性，提升电池循环性能。

优选地，所述N-乙酰基-N-磺酰基吡咯盐离子液体选自以下化合物中的一种或一种以上：

优选地，所述耐高温添加剂的质量占电解液总质量的0.05～10％。

上述耐高温添加剂在电解液中含量过少时，形成的正负极界面膜并不足以阻止电解液进一步反应，对锂离子电池性能的改善也不明显。而含量过高时，则其在正负极上的阻抗增加，反而恶化锂离子电池性能，优选为0.05～10％；进一步优选为0.1～5％。

优选地，所述电解液包括以下质量百分含量的组分：锂盐10～15％、耐高温添加剂0.05～5％、成膜添加剂1～5％，余量为非水有机溶剂。

在本发明中，电解液中锂盐、非水有机溶剂和成膜添加剂的含量不受特别限制，优选上述含量比例。

优选地，所述成膜添加剂选自硫酸乙烯酯、碳酸亚乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯、1,3-丙烷磺酸内酯、丙烯基-1,3-磺酸内酯中的一种或一种以上。