[发明专利]一种电解液及应用该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本申请属于电池领域，尤其涉及一种非水电解液及使用该电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池出现于20世纪90年代，由于其具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小以及寿命长等优点，在手机、笔记本电脑、摄像机、数码相机、平板电脑等便携式电子产品上得到迅速普及。

近年来，随着全球石油能源的衰竭以及新能源技术的发展，应用于汽车动力上的锂离子电池技术得到迅速发展。与此同时，对锂离子二次电池的性能提出了更高的要求。为了满足电动汽车在高温环境或低温环境中均能长时间工作、可快速充电以及对使用寿命的要求，锂离子二次电池需要具有更高的放电容量和能量密度，更优异的高温循环、存储性能以及低温倍率性能。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供一种电解液，该电解液用于锂离子电池中，能够保证电池优良的高温存储与循环性能，并且电池具有在高温使用过程中胀气少，内阻低，低温充放电性能好等优点。

所述电解液，包括非水有机溶剂、锂盐和添加剂，其特征在于，所述添加剂中包含：

环状硫酸酯化合物；和

含有氨基的萘类化合物。

所述含有氨基的萘类化合物是萘环1号碳原子上的氢原子、2号碳原子上的氢原子、3号碳原子上的氢原子、4号碳原子上的氢原子、5号碳原 子上的氢原子、6号碳原子上的氢原子、7号碳原子上的氢原子、8号碳原子上的氢原子中的至少一个被氨基取代。所述氨基选自-NH₂、-NHR或-NR₂；R选自碳原子数为1～20的烷基。

萘环上的碳原子编号为：

含有氨基的萘类化合物上的氨基N原子，由于受到萘环的共轭体系的影响，电子云密度较低，含有较弱的负电荷，能够与锂盐的高温分解产物PFx发生弱配位络合作用(PF₅是缺电子结构的路易斯酸)，从而降低PF₅的反应活性，提高电池高温存储性能(PF₅会促进电解液的一系列副反应，恶化电池的高温存储性能)。此外，含有氨基的萘类化合物上的N原子还能够起到吸收络合HF的作用。然而，含有氨基的萘类化合物在高电位下容易被氧化。环状硫酸酯化合物能够在负极表面被还原，正极表面被氧化，形成一层致密的保护膜，不仅能够阻止电解液的氧化还原分解，还能够阻止环状硫酸酯化合物在正极表面的氧化。两者的协同作用能够显著提高电池的高温存储性能。

优选地，所述环状硫酸酯化合物选自具有式I所示化学结构式的化合物、具有式II所示化学结构式的化合物、具有式III所示化学结构式的化合物、具有IV所示化学结构式的化合物中的至少一种：

其中，R₁是氢或R₁选自碳原子数为1～10的烷基；R₂是氢或R₂选自碳原子数为1～10的烷基；

其中，R₃是氢或R₃选自碳原子数为1～10的烷基；R₄是氢或R₄选自碳原子数为1～10的烷基；R₅是氢或R₅选自碳原子数为1～10的烷基；

其中，R₆是氢或R₆选自碳原子数为1～10的烷基；R₇是氢或R₇选自碳原子数为1～10的烷基；R₈是氢或R₈选自碳原子数为1～10的烷基；R₉是氢或R₉选自碳原子数为1～10的烷基；

其中，R₁₀是氢或R₁₀选自碳原子数为1～10的烷基；R₁₁是氢或R₁₁选自碳原子数为1～10的烷基；R₁₂是氢或R₁₂选自碳原子数为1～10的烷基；R₁₃是氢或R₁₃选自碳原子数为1～10的烷基；R₁₄是氢或R₁₄选自碳原子数为1～10的烷基。

优选地，所述环状硫酸酯化合物选自具有式I所示化学结构式的化合物中的至少一种。进一步优选地，所述式I中R₁选自氢、甲基或乙基；R₂选自氢、甲基或乙基。