[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池

说明书

本发明涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池；包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，有机溶剂包括二硅氧烷类化合物和链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂或羧酸酯类有机溶剂中的一种或多种；通过锂离子电池非水电解液的设计以解决现有技术中存在的单纯的碳酸酯类有机溶剂，虽然能够还原形成钝化膜，但是形成的钝化膜阻抗大，低温性能差，不利于锂离子的导通，在长循环过程中会不断的分解和重组，影响动力电池性能的技术问题。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其是涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛的研究与应用。为了提高能量密度，可通过提高电池的工作电压和寻找能量密度高的正负极材料如高镍三元材料和硅碳材料实现，而为了进一步提高能量密度，高镍三元正极材料搭配硅碳负极成为必然选择。随着三元材料LiNi1-x-y-zCoxMnyAlzO₂(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤x+y+z≤1)中镍含量的增加，其克容量也逐渐增加。然而，一方面镍含量增多在充放电过程中易发生阳离子混排现象，正极中的过渡金属离子也会在反应中脱离晶格进入电解液，催化电解液的氧化分解，损坏电极材料表面的钝化膜，从而影响其使用寿命；另一方面，高镍三元材料存在自身释氧情况，高温环境加速了电池内部金属离子、活泼氢对电池体系的破坏，极易引起电池气胀、热失控等问题。再者，高镍材料制备过程中对环境和工艺要求很高，电池体系中的微量水分难以去除，降低了电池的循环寿命，尤其是搭配容易发生体积膨胀的硅碳负极后，高低温性能和循环寿命很难兼顾。对于负极硅基材料如硅碳，虽然具有更好的能量密度，但是其自身在充放电过程中容易膨胀，导致负极界面钝化膜的裂解和重组，源源不断的消耗锂离子，造成电池容量快速衰减。在锂离子电池商业化的负极材料中，主要以人造石墨、天然石墨和复合石墨为主，虽然硅基材料具有更大的克容量，但是由于其在脱嵌锂过程中，自身膨胀过大，会造成壳体破裂，同时造成负极界面钝化膜的裂解和重组，锂离子不断被消耗，导致电池容量衰减和使用寿命缩短，以上缺点限制了硅基材料的大规模商业化。

目前，行业内普遍使用高含量的氟代碳酸酯来提高电池室温循环性能，但是高含量的氟代碳酸酯又会造成电池产生胀气，高镍三元材料的技术难点在于高温循环性能不佳和高温存储产气的问题，常规成膜添加剂不能很好的抑制三元正极材料金属离子溶出、结构的破坏和脱锂后正极的氧化催化。电池需要在较宽的温度范围内(-20)-60℃进行工作，因此高温下电解液的抗氧化稳定性及低温下锂离子的穿梭能力及溶剂化能力都亟需提高。目前商业化的碳酸酯类溶剂中，碳酸乙烯酯能够还原形成钝化膜，但是该物质形成的钝化膜阻抗大，低温性能差，不利于锂离子的导通，在长循环过程中会不断的分解和重组，这对动力电池是一种很大的危害。

因此，针对上述问题本发明急需提供一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池，通过锂离子电池非水电解液的设计以解决现有技术中存在的单纯的碳酸酯类有机溶剂，虽然能够还原形成钝化膜，但是形成的钝化膜阻抗大，低温性能差，不利于锂离子的导通，在长循环过程中会不断的分解和重组，影响动力电池性能的技术问题。

本发明提供的一种锂离子电池非水电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，有机溶剂包括二硅氧烷类化合物以及链状碳酸酯类有机溶剂、环状碳酸酯类有机溶剂或羧酸酯类有机溶剂中的一种或多种。

优选地，二硅氧烷类化合物的结构式为：

其中，n为1-5的中的整数，X为碳或氧，R为饱和烷基类或烷氧基。

优选地，n为1-5的中的整数。

优选地，有机溶剂中二硅氧烷类有机溶剂的质量百分比为10-12％。