[发明专利]一种非水电解液及其锂离子电池

说明书

本发明公开了一种非水电解液及其锂离子电池。本发明的非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括二氟磷酸酯化合物和环状酯类添加剂。本发明的非水电解液，降低了锂离子电池的内阻，提升了电芯在高温下的快充循环和存储性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种非水电解液及其锂离子电池，尤其涉及一种降低电池内阻的非水电解液及其锂离子电池。

背景技术

相比于传统的铅酸电池，锂离子电池作为可充电电池，具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点，被广泛应用于电动汽车、智能电网和小型化电子设备等领域。目前，锂离子电池的使用安全问题依然是制约其应用发展的重要因素。

锂离子电池中含有作为电解质的锂盐和非水溶剂，为了溶解锂盐，非水溶剂需要高介电常数，从而表现出良好的动力学性能。当前，锂离子电池的电解液多采用有机溶剂体系，广泛使用的有机溶剂包括碳酸酯类(碳酸乙烯酯)、醚类(二甲氧基乙烷，四氢呋喃)、内酯类(γ-丁内酯)、酰胺类(N,N-二甲基甲酰胺)和腈类(乙腈)等，这些电解液溶剂通常容易挥发且高度易燃，因此这类电解液存在高温稳定性的问题。此外，当充电电流较大时电池体系的温度升高，从而容易出现电池体系膨胀和产气等安全隐患。

另外，为了进一步提高锂离子电池的能量密度，研究人员多采用具有高比容量和高反应电位的三元正极材料。伴随着充放电循环的体积变化，正极活性物质会发生快速相变，当正极活性材料暴露在空气或湿度较大的环境中时，其表面的反应活性迅速增加，在存储或循环期间会产生过量的气体，因此，这些问题也限制了高比容量和高反应电位的三元正极材料的商业化应用。

因此，为了解决在高温下使用高容量的三元正极材料的稳定性问题，可以通过在现有技术中加入碳酸亚乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯等作为电解液添加剂形成SEI膜来改善电池的寿命和稳定性。

然而，当这些材料用于包含高容量三元正极材料的电池时，存在的问题是，电芯内阻增大较多，严重影响锂离子传导性能。

此外，为了提升锂离子电池的快充能力，需要对锂离子电池的动力学性能进行控制。从电解液的层面上，在快充过程中，电池内阻容易急剧上升，会出现由于动力学性能不佳而析锂的现象，造成电池存在安全隐患，因此，开发有效降低快充过程中内阻的锂离子电池电解液配方也是目前较为关注的问题之一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种非水电解液及其锂离子电池，本发明的非水电解液，降低了锂离子电池的内阻，提升了电芯在高温下的快充循环和存储性能。

本发明的目的之一在于提供一种非水电解液，为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种非水电解液，包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括式(I)所示的二氟磷酸酯化合物和环状酯类添加剂；

其中，式(I)中，R为卤素、酯基化合物、羰基化合物、硅基化合物、磺酸基化合物或不饱和度为0至4、碳原子数为1至10的烷基、烯基、炔基或芳基中的一种；

环状酯类添加剂包括环状碳酸酯类添加剂、环状磺酸内酯类添加剂或环状硫酸酯类添加剂中的至少一种。

本发明的非水电解液，采用二氟磷酸酯化合物作为添加剂，二氟磷酸酯化合物与正极过渡金属配位结合，以稳定过渡金属离子，从而降低了电池内阻，并且还可以在正极表面分解，形成稳定而牢固的SEI膜，牢固的SEI膜抑制了电解液与正极活性材料和负极活性材料接触而造成的电解液的分解，从而抑制了气体产生和电池内阻增加；同时，二氟磷酸酯化合物配合环状酯类添加剂使用，在6系正极、石墨负极的快充情况下，电池产气减少，内阻增加较少，使得快充过程性能整体更好保持。

一种非水电解液，按重量百分比计，包含如下组分：