[发明专利]锂离子电池及其电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种二次电池，尤其涉及一种锂离子电池及其电解液。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、能量密度高、循环寿命长、无记忆效应、对环境友好等优点，如今已成为移动电子产品的主要电源，在电动汽车、军工、航天等领域也显示出强大的应用前景。

为了改善锂离子电池的循环寿命，通常在电解液中加入成膜添加剂，希望成膜添加剂可以在电极表面形成一层致密稳定的化学膜。由于这层化学膜可以阻断电子在电极与电解液之间的迁移，从而可以抑制它们之间的副反应，减缓电池的老化，延长使用时间。同时，由于这层化学膜是锂离子导通的，因而不会对锂离子电池本身的充放电性能造成影响。化学膜致密稳定的性能可以保证这两种作用的长期存在，因此可以减少添加剂的用量，进而减少添加剂的不良影响。目前常用的成膜添加剂包括碳酸亚乙烯酯(VC)、氟代碳酸亚乙酯(FEC)、乙烯基碳酸乙烯酯(VEC)、1,3-丙磺酸内酯(PS)、醋酸乙烯酯(VA)以及双草酸硼酸锂(LiBOB)等。

然而，目前已知的添加剂并不完美，他们所形成的化学膜并不是理想的致密稳定的锂离子导通而电子阻断的化学膜，因此会对电池的性能带来一定的副作用。比如1,3-丙磺酸内酯是一种较为常用的添加剂，它是一种不带支链的环状磺酸酯，当在电解液中加入1,3-丙磺酸内酯后，可以通过形成的化学膜改善电池的高温存储与循环性能。然而通过阻抗测试发现，单独添加1,3-丙磺酸内酯会使电池内阻增大，即化学膜并不是完美的锂离子导通，而是具有一定的阻力；在常温或高温环境下，锂离子具有足够的能量来越过这层化学膜所带来的阻力，因此对电池性能的影响并不明显；然而在低温环境下，这层化学膜所带来的阻力并不可忽视，因此导致电池在低温情况下的放电容量偏低，而且在阳极表面有金属锂的析出。

发明内容

鉴于背景技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池及其电解液，其能改善低温充放电性能。

本发明的另一目的在于提供一种锂离子电池及其电解液，其能保证电池的高温循环性能。

本发明的再一目的在于提供一种锂离子电池及其电解液，其能保证电池的高温存储性能。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子电池的电解液其包括非水溶剂、溶解在非水溶剂中的锂盐、不带支链的环状硫酸酯或磺酸酯、以及带支链的环状硫酸酯。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括：正极片；负极片；隔膜，设置于正负极片之间；以及电解液，其中所述电解液为根据本发明第一方面所述的锂离子电池的电解液。

本发明的有益效果如下：

本发明在含有不带支链的环状硫酸酯或磺酸酯的电解液基础上，再加入一定量的带支链的环状硫酸酯，优化其在电极表面所形成的化学膜的结构，使得最终形成的膜结构更利于锂离子的穿越，保证了含有该电解液的锂离子电池具有优越的低温充放电性能，同时也保证了相当的高温存储及循环等性能。

附图说明

图1是在10℃下循环性能的曲线图；

图2是在45℃下循环性能的曲线图。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的锂离子电池及其电解液以及实施例。

首先说明根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液。

根据本发明第一方面的锂离子电池的电解液，包括非水溶剂、溶解在非水溶剂中的锂盐、不带支链的环状硫酸酯或磺酸酯、以及带支链的环状硫酸酯。

在根据本发明所述的锂离子电池的电解液中，优选地，所述不带支链的环状硫酸酯或磺酸酯包括硫酸亚乙酯(其结构式如式1表示)、1,3-丙磺酸内酯(其结构式如式2表示)。

在根据本发明所述的锂离子电池的电解液中，优选地，不带支链的环状硫酸酯或磺酸酯的重量百分含量在所述锂离子电池的电解液中的重量百分含量为0.5~5%，优选1~3%。这是因为当不带支链的环状硫酸酯或磺酸酯含量过低时，其开环所形成的化学膜不足以覆盖电极的表面，不能阻止电解液与电极之间的电子转移所引起的副反应，从而导致的高温及循环性能变差；而当不带支链的环状硫酸酯或磺酸酯过高时，会在电极表面形成较厚的化学膜，同时考虑到无支链结构所形成化学膜的致密性，其表现出较大的锂离子迁移阻力，导致电池低温及倍率性能的变差。因此，其重量百分含量优选为0.5~5%，更进一步优选为1~3%。

在根据本发明所述的锂离子电池的电解液中，优选地，所述带支链的环状硫酸酯如式3表示