[发明专利]一种锂离子电池非水性电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池非水性电解液及锂离子电池。所述电池电解液包括电解质锂盐、有机溶剂和复合功能添加剂，所述复合功能添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯以及化合物Ⅰ和化合物Ⅱ中的至少各一种。本发明在前两种添加剂的基础上，兼和后面两者多官能团的交互作用，能够改善正负极成膜界面的稳定性，相比于具有单一官能团的电解液添加剂，能够提高电池的常温循环以及高温循环性能。特别是对于负极材料为石墨，单晶硅与石墨的复合材料，或氧化亚硅与石墨的复合材料的锂离子电池，使其具有高安全性，优良的常温循环稳定性和高温循环稳定性。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池非水性电解液及锂离子电池。

背景技术

由于锂离子电池相对其它的电源技术有着许多优点，近来被广泛关注并应用在多个领域上。第一代商业化的锂离子电池正极材料是层状的LiCoO₂材料，但由于LiCoO₂在材料在充放电过程中材料会从六方相向单斜相发生不可逆相变，同时电解液也会发生严重的氧化分解，总的来说在高压下，结构的衰退以及电极/电解液界面之间的不稳定是限制其在更多领域应用的关键原因。尽管如此，但由于其电化学性能稳定，且制备较为容易，因此LiCoO₂正极电池—直都处于锂离子电池3C产品的垄断地位。而其中电解液作为锂离子电池的重要组成部分，通过传输锂离子起着连接正负极材料的作用。重要的是在基准电解液中加入一定量的电解液添加剂，可以针对性地改善电池的某项性能。因此，添加剂的使用是目前人们对锂离子电池性能进行改善的最常用手段。

CN 109687022 A中介绍了一种含氟溶剂和吡啶类添加剂的电解液及使用该电解液的锂离子电池。该电解液中使用了含腈基的吡啶类化合物，同时协同使用较好浸润性的氟代有机溶剂，较好的改善电极/电解液界面膜的性质，抑制过渡金属的溶出，提高锂离子电池在高温高压下的循环寿命。

CN 113948770 A中介绍了公开了一种含炔基基团的硅烃类化合物的电解液。相较于未使用本发明电解液的传统锂离子电池，本发明提供了一种能够在高温状态下抑制电解液和负极发生反应，从而提高锂离子电池高温存储性能的非水电解液。其中含有至少一个乙炔基团的化合物作为电解液添加剂，可以满足在缺电子性质保持的前提下，形成有效的网状聚合物结构，这种结构会更加有利于在负极表面形成致密的SEI膜结构，使得电池获得更加理想的性能。

通过添加能够优化电极界面，同时能够改善电极/电解液界面膜的性质，减少界面间的阻抗，抑制过渡金属的溶出的电解液添加剂，使电池具有优良的常温循环稳定性和高温循环稳定性。因此，新型电解液体系的开发是电解液材料研究的重要方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池非水性电解液及锂离子电池。

一种锂离子电池非水性电解液，所述电解液包括电解质锂盐、有机溶剂和复合功能添加剂；所述复合功能添加剂包括氟代碳酸乙烯酯、亚硫酸丙烯酯以及包含化合物Ⅰ和化合物Ⅱ中至少各一种的化合物，其化合物Ⅰ分子的结构式如结构式Ⅰ所示，化合物Ⅱ分子的结构式如结构式Ⅱ所示：

其中R₁为取代氢、取代烷基；R₂、R₃、R₄为取代氢、卤素、取代烷基、取代氰基；R₅、R₆为取代氢、卤素、取代烷基；R₇、R₉、R₁₀、R₁₁为取代炔基、取代烷氧基、取代硅烷基；R₇、R₉、R₁₀、R₁₁中至少一个为取代硅烷基，R₈为取代烷基。

所述化合物Ⅰ结构式如下所示：

化合物Ⅱ结构式如下：