[发明专利]一种电解液和锂离子电池

说明书

本发明提供一种电解液和锂离子电池。所述电解液包括锂盐和添加剂的组合；所述添加剂为芳磺酰氟化物和/或硼酸三(2,2,2‑三氟乙基)酯。所述锂离子电池包括正极、负极、隔离膜和上述电解液；所述隔离膜和电解液位于所述正极和负极之间。本发明采用芳磺酰氟化物和/或硼酸三(2,2,2‑三氟乙基)酯作为添加剂，可有效抑制锂金属的析出，在锂离子电池的使用过程中，有效避免了锂枝晶的形成和生长，使锂离子电池具有较高的安全性和较长的使用寿命。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种电解液和锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有工作电压高、循环寿命长、自放电小、比能量大、无记忆效应、无污染等优点，因而被广泛应用于笔记本电脑、便携式工具、移动通讯、电动汽车等诸多领域。随着现代社会对便携式电子设备、电动汽车和大规模电网储能需求的不断增加，高能量密度的锂电池的研究也引起人们的广泛关注。且在电动汽车和储能领域，由于锂离子电池的能量远超过消费类电子产品，因此对其安全性和寿命具有更高的要求，而电解液作为锂离子电池的重要组成部分，如何通过锂离子电池的电解液提高锂离子电池的电学性能，成为人们研究的重点。

CN111430796A公开了一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。所述锂离子电池电解液包括非水性有机溶剂、锂盐及添加剂，按在锂离子电池电解液中的质量百分含量，所述添加剂包括如下质量百分含量的组分：1,2-双(二氟磷氧)乙烷0.1～2％、异氰酸酯类化合物0.2～2％、环状含硫化合物0.5～3％、锂盐添加剂1～3.5％和其它添加剂0.2～15％。该技术方案制备得到的锂离子电池虽然具有较好的循环稳定性和高低温性能，但是在充放电的过程中，锂离子易在电池负极析出形成锂枝晶，降低锂离子电池的安全性和使用寿命。

CN111477956A公开了一种锂离子电池非水电解液添加剂、非水电解液及锂离子电池。所述锂离子电池包括非水电解液、正极和负极，所述正极由镍钴锰或镍钴铝三元材料制成，所述非水电解液包括电解质锂盐、有机溶剂、添加剂,所述添加剂的使用质量相当于所述电解质锂盐和所述有机溶剂总质量的0.1～5％,所述添加剂包括丁二酰亚胺的低聚物及其衍生物。该技术方案中通过使用添加剂优化了正极/电解液界面，降低正极的表面活性，降低了负极的极化，但是在充放电的过程中，锂离子易在电池负极析出形成锂枝晶，降低锂离子电池的安全性和使用寿命。

CN107863558A公开了用于锂离子电池的电解液及其应用。所述电解液包括有机溶剂溶解的电解质锂盐和添加剂；其中，所述电解质锂盐的浓度为1.0mol/L；电解质锂盐包括物质的量之比为(1～9):1的双(三氟磺酰亚胺)锂和二氟草酸硼酸锂；所述添加剂的浓度为0.01～0.4mol/L，所述添加剂为六氟磷酸锂；有机溶剂为质量之比为(1～2):(1～2):(3～5)的碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酸酯和碳酸甲乙酯。该技术方案提供的电解液在使用过程中能够降低锂枝晶，但是其需要在特定的温度区间使用，应用受限制。

对于锂离子电池而言，锂枝晶在电池负极的形成和生长是锂离子电池需要克服的问题。一方面，锂枝晶可以刺破隔离膜导致电池内部短路，产生安全隐患；另一方面，锂枝晶的持续生长将导致锂离子失活，导致电池寿命下降。现有技术中，为了降低锂枝晶在电池负极的形成，需要锂离子电池在合适的充放电倍率和温度下使用，以减少锂离子的析出，从而降低锂枝晶形成的几率，但是，这种技术方案并未在根本上解决锂枝晶的形成和生长，且由于锂离子电池的使用工况非常复杂，很难做到在合适的充放电倍率和温度下使用锂离子电池。

因此，如何提供一种具有较高的安全性和较长的使用寿命，且可以避免锂枝晶的形成和生长的锂离子电池，已成为目前亟待解决的技术问题。

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电解液和锂离子电池。本发明采用芳磺酰氟化物和/或硼酸三(2,2,2-三氟乙基)酯作为添加剂，可有效抑制锂的析出，在锂离子电池的使用过程中，有效避免了锂枝晶的形成和生长，使锂离子电池具有较高的安全性和较长的使用寿命。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：