[发明专利]一种锂离子电池非水电解液和锂离子电池

说明书

本发明提出一种锂离子电话此非水电解液和锂离子电池，所述非水电解液锂盐、非水溶剂及添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的氯磺酸酯：式(1)，其中R选自氢原子、碳原子数为1‑5的烷基、碳原子数为2‑5的烯基、碳原子数为1‑5的卤代烷基、氯磺酸甲酯基、苯基、联苯、卤代苯基、卤代联苯、含氮杂环中的一种；本发明通过将本申请所述结构的氯磺酸酯加入非水电解液中，制备得到的电池胀气程度大大降低，同时电池还表现出良好的循环性能及倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池非水电解液及含有该非水电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池以其高电压、高容量、低消耗、无记忆效应、无公害以及体积小等优点得到广泛引用；但非水电解液二次电池中，电极会与电解液发生副反应并产生气体，使电池胀气严重，对电池的充放电性能及安全性能造成极大影响，尤其是当电池的负极材料为硅基材料时，电解液与负极发生副反应致使电池发生胀气的情况更加严重。

现有技术中，解决上述问题的手段通常是通过在电解液中添加合适的成膜添加剂以在电极表面形成稳定的SEI膜，例如在电解液中添加碳酸亚乙烯酯（VC）、氟代碳酸乙烯酯（FEC）、丁二酸酐（SA）、三五氟苯基硼烷（TPFPB）以及硅氧烷化合物等，以达到抑制电极与非水电解液发生副反应的目的，通过该方法虽然能够一定程度上抑制正负极与非水电解液之间的副反应，但由于该类添加的粘度较高同时稳定性差，因此会对电解液本身的性能产生影响；也有文献公开通过在电解液中添加磺酸酯、硫酸酯或磺酸酯或硫酸酯和三（三甲基硅）磷酸酯来解决上述技术问题，由于该类添加剂可在负极表面形成致密的界面膜，从而可以很好的阻隔负极与非水电解液之间的副反应；专利CN201180027595.4公开了一种非水电解液，在其公开的非水电解液中添加有具有支链结构的磺酸酯化合物，以提高电池整体的电化学稳定性；虽然上述两种方法均能够一定程度上抑制电极与电解液之间的副反应，但是该方法制备得到的电池高温存储及高温循环差且在高温环境时存在产气及容量衰减快的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水溶剂及添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的氯磺酸酯：

式(1)，其中R选自氢原子、碳原子数为1-5的烷基、碳原子数为2-5的烯基、碳原子数为1-5的卤代烷基、氯磺酸甲酯基、苯基、联苯、卤代苯基、卤代联苯、含氮杂环中的一种。

本申请的发明人在试验中发现，将本申请所述结构的氯磺酸酯加入非水电解液中，制备得到的电池胀气程度大大降低，同时电池还表现出良好的循环性能及倍率性能；发明人经过验证发现，将该氯磺酸酯化合物加入非水电解液中后，在电池的充放电过程中，该氯磺酸酯能够迅速分解并且在负极表面形成一层致密并且稳定的SEI膜，在形成该SEI膜的过程中不会产生任何气体，且经过进一步验证，在该形成的SEI膜层中含有硫化锂、亚硫酸锂以及氯化锂等无机化合物，该类无机化合物的存在能够大大提高SEI膜整体的锂离子电导率，从而大大提高锂离子电池的充放电倍率；同时，该SEI膜的稳定存在还能有效缓解负极材料的体积收缩效应，阻止负极表面的界面反应，并大大缓解电解液因与负极之间发生副反应产生损耗，更为重要的是，该类添加剂的存在并不会对电解液的其他性能造成影响。

本发明还提供一种锂离子电池，包括壳体、容纳于壳体内的电芯及非水电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜，正极包括正极活性材料、导电剂和粘结剂，所述负极包括负极活性材料及粘结剂，其特征在于，所述非水电解液为本发明所述的非水电解液。

具体实施方式

本发明提出了一种锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水溶剂及添加剂，其特征在于，所述添加剂为式(1)所示结构的氯磺酸酯：