[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及其应用

说明书

本发明提供一种锂离子电池非水电解液及其应用。所述锂离子电池非水电解液包括锂盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含具有链状结构的烷基二磺酸硅酯化合物。本发明利用电解液中加入烷基二磺酸硅酯化合物添加剂，其能够在正极或负极界面发生氧化或化学反应形成保护膜，使得锂离子电池在高温下存储的容量保持率增加，产气量降低，同时电池经过长循环后的容量保持率得以提升，并且在低温下放电的直流内阻降低。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种锂离子电池非水电解液及其应用。

背景技术

近年来，随着新能源技术的快速发展，车用的锂离子动力电池对锂离子二次电池的性能提出了更高的要求。为了满足电动汽车长续航里程和宽温度范围环境，需要开发具有更高能量密度、更优异高温循环性能以及高温存储性能的锂离子二次电池，以满足车用动力电池能够使用10年以上的寿命要求。

具备高能量密度的锂离子二次电池通常使用镍含量较高的过渡金属氧化物(例如镍钴锰酸锂)材料，其具有较高的输出电压(比如最高工作电压达到4.3V～4.4V)，但这些材料在高温下容易发生界面劣化以及颗粒破碎的问题，同时电解液易于氧化，导致电池在高温下的寿命迅速衰减。因此，为了进一步满足车用锂二次电池长寿命以及高功率的需求，亟需开发能够稳定正极材料界面的电解液添加剂。

现有技术中公开了采用硼酸酯类化合物或者磷酸酯类化合物作为电解液添加剂，上述添加剂具有良好的低温性能，然而，其起到高温改善的作用依然不足。综上可知，开发兼具耐高温和低内阻的电解液添加剂是十分有必要的。

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锂离子电池非水电解液及其应用。本发明利用电解液中加入烷基二磺酸硅酯化合物添加剂，其能够在正极或负极界面发生氧化或化学反应形成保护膜，使得锂离子电池在高温下存储的容量保持率增加，产气量降低，同时电池经过长循环后的容量保持率得以提升，并且在低温下放电的直流内阻降低。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种锂离子电池非水电解液，所述锂离子电池非水电解液包括锂盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含具有式(1)所示的链状结构的烷基二磺酸硅酯化合物：

其中A选自-C_nH_2n、-C_nH_2n-2或-C_nH_2n-4，B选自-C_nH_2n+1、-C_nF_2n+1或卤素原子，n为1～8的整数。

本发明利用在电解液中添加烷基二磺酸硅酯化合物，一方面，其结构中的磺酸基团(-SO₂-)，在电池充电时能够在正极表面发生氧化或化学反应，形成稳定致密的保护膜，同时上述烷基二磺酸硅酯化合物在高电压下保持稳定，进而能够阻止电解液组分在正极表面进一步发生氧化，从而增加了电池在高温下的循环寿命；另一方面，烷基二磺酸硅酯化合物能够在负极表面被还原形成稳定的保护膜，以此提高电池的循环性能。此外，烷基二磺酸硅酯化合物结构中的硅烷类基团能够起到吸收电解液中的氢氟酸和水分的作用，从而减少电池中发生的副反应，并降低电池内阻。

在本发明中，所述A选自饱和烷基、烯基基团或者炔基基团，B选自饱和烷基基团、氟代烷基基团或者卤素原子等，其中n为1～8的整数，例如可以为1、2、3、4、5、6、7、8。

优选地，所述A为亚甲基、亚乙基、丁烯基或丁炔基中的任意一种，所述B选自甲基、乙基、三氟甲基、五氟乙基或卤素原子中的任意一种。

优选地，所述具有式(1)所示的链状结构的烷基二磺酸硅酯化合物为如下化合物中的任意一种：