[发明专利]一种循环效果好的锂离子电池及其电解液

说明书

本发明一种循环效果好的锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐及添加剂；所述添加剂包括单异氰酸酯基烷氧基硅烷化合物和成膜化合物；本发明还公开一种循环效果好的锂离子电池；本发明中的电解液中包含的异氰酸酯基烷氧基硅烷化合物成本低廉，容易合成，作为有效除水剂的同时可以与成膜化合物相互协同作用，在电极材料表面能够形成稳定的SEI膜，提高了充放电循环过程中正负极材料的结构稳定性好并且避免了电解液在电极表面的分解，因此能够有效提升锂离子电池在常温和高温条件下的循环性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，尤其涉及一种循环效果好的锂离子电池及其电解液。

背景技术

锂离子电池电解液主要由锂盐、有机溶剂以及各类功能添加剂组成，对锂离子电池的容量、内阻、循环、倍率、安全性等各项性能都有重要影响。电解液的溶剂一般由环状碳酸酯溶剂如EC、PC和链状碳酸酯类溶剂如DMC、DEC、 EMC等组合形成，具有较好的电化学稳定性、较高的介电常数、较低的熔点和较高的闪点及安全无毒性等特点。电解液质锂盐LiPF₆由于在碳酸酯类溶剂中溶解度大，电导率较高，对石墨类负极稳定性较好，是目前商用电解液使用的主要锂盐，然而LiPF₆热稳定性较差且对水分很敏感，遇痕量水即可发生分解生成产生PF₅、HF和LiF等，从而腐蚀集流体、SEI膜和电极活性物质，使得电池性能迅速衰减，循环性能较差。另一方面，伴随着锂离子电池比能量密度的提升需求，具有成本低，高电压，高克容量发挥的三元正极材料例如镍钴锰酸锂和镍钴铝酸锂等在锂离子电池尤其是动力锂离子电池中应用越来越广泛，被认为是下一代锂离子电池主流正极材料。然而三元正极材料吸水性强，尤其是在高电压下和较高的镍含量下，极大地加速了常规电解液分解过程，导致气胀严重，循环性能较差。此外，硅基负极具有比商业化石墨负极更高的克容量发挥而且析锂风险被极大降低因此也是未来提高锂离子电池比能量密度的主要方向，但是由于硅基负极在充放电过程中较大的体积膨胀，使得常规的电解液都很难在硅基负极表面形成稳定的SEI膜，循环性较差。因此，筛选寻找新的电解液添加剂化合物，提高电解液的稳定性并开发出能够使得新型高比能正负极材料实现长循环的新型电解液迫在眉睫。

目前提高锂离子电池循环性能的相关研究很多，主要的途径是通过对电解液溶剂体系和特殊功能添加剂的筛选评测，优化电解液配方组成，形成更稳定的SEI膜，从而提升电池循环性能。公开号为CN 105355970A的发明专利报道了一种三元正极材料锂离子电池电解液，由非水性有机溶剂、锂盐及添加剂组成，利用氟代碳酸乙烯酯、含硫有机物和氟代醚三种添加剂共同使用所产生的协同效应，使得三元正极材料电池具有优异的循环性能。公开号为CN 106129473A发明专利提供了一种充放电循环性能优良的硅基负极锂离子电池的非水电解液。该电解液由溶剂、锂盐、不饱和硅氧烷类添加剂和氟代磺酰亚胺盐类添加剂组成，能综合提升硅基负极锂离子电池的高低温及循环性能。然而目前还没有找到能够有效兼顾正负极材料特性，可以同时有效抑制正极材料金属离子溶出并在负极材料表面形成稳定SEI膜的电解液添加剂，因此还需要更进一步地优化电解液溶剂或添加剂的配方组成，提升正负极材料的稳定性，实现锂离子电池尤其是高比能锂离子电池体系综合性能尤其是循环性能的提升。

发明内容

本发明提出了一种循环效果好的锂离子电池及其电解液，在电极材料表面能够形成稳定的SEI膜，提高了充放电循环过程中正负极材料的结构稳定性好并且避免了电解液在电极表面的分解，因此能够有效提升锂离子电池在常温和高温条件下的循环性能。

本发明提出的一种循环效果好的锂离子电池电解液，包括有机溶剂、锂盐及添加剂；所述添加剂包括单异氰酸酯基烷氧基硅烷化合物和成膜化合物。

优选地，所述单异氰酸酯基烷氧基硅烷化合物选自如通式I所示的化合物中的至少一种：

其中：