[发明专利]一种高电压锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池

说明书

本发明公开了一种高电压锂离子电池用非水电解液及其锂离子电池。所述高电压锂离子电池用非水电解液包含电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含结构式（Ⅰ）所示的化合物。本发明提供的高电压锂离子电池电解液能够有效的建立正极保护界面，保护正极材料，防止正极材料在深度脱锂时引起的结构破坏，同时抑制电解液在高电压时与正极界面发生的副反应，从而提高高电压下锂离子电池的稳定性。

技术领域

本发明属于电池技术领域，具体涉及一种高电压锂离子电池用非水电解液及包含该电解液的锂离子电池。

背景技术

自1991年Sony公司推出第一款商用锂离子电池以来，锂离子电池因其具有高能量密度、长循环寿命，宽工作温度范围等优势，在笔记本电脑、智能手机、电动汽车等邻域得到了非常广泛的运用。特别是在3C数码邻域，锂离子电池技术几乎成为了一种不可替代的技术方案。现如今，智能手机、无线耳机、智能手表等便携式充电设备的大规模普及，消费者希望能够锂离子电池能够更轻便、续航更持久，这意味着锂离子电池需要更高的能量密度。

高压钴酸锂正极材料是提高锂离子电池能量密度的重要发展方向，高电压正极意味着锂离子电池的输出电压更高，同时在高电压下正极材料的容量发挥也会提高，因而整个锂离子电池能够在电压和容量两方面都得到有效的提升，进而能量密度也得到明显的提高。然而，高电压下正极材料脱出的锂离子变得更多，这就会使得原本的晶体结构出现更多的空位，这就很容易引发原本的晶体结构发生坍塌形成新的不具有充放电能力的结构，造成电池容量衰减；另一方面，高电压态电解液也容易与正极发生副反应，消耗锂离子，破坏正极材料，进而使锂离子电池发生不可逆衰减。因此，需要开发新的电解液添加剂，能够在正极表面形成有效的界面，保护正极，抑制电解液发生副反应，从而解决高电压下锂离子电池快速衰减的问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高电压锂离子电池用非水电解液及包含该电解液的锂离子电池，能够很好的解决高电压下正极材料的结构破坏，降低电解液与正极材料的副反应，从而提高电池的稳定性。

一种高电压锂离子电池用非水电解液，所述高电压锂离子电池非水电解液包括电解质、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包含构式(Ⅰ)所示的化合物：

其中R₁和R₂分别独立选自氢原子、烷基和氟代烷基的中的一种，所述烷基或氟代烷基的碳原子数小于3。

所述结构式(Ⅰ)的化合物选自化合物(1)、化合物(2)和化合物(3)的一种或多种；

所述结构式(Ⅰ)的化合物的含量占电解液总质量的0.3％～3％。

所述添加剂包含多腈类化合物，所述腈类化合物选自丁二腈、己二腈、1,2-二(2-氰乙氧基)乙烷、1,3,6-己烷三腈的一种或多种；

所述多腈类化合物的含量占电解液总质量的2％～7％。

所述添加剂包括1,3-丙烷磺酸内酯、氟代碳酸乙烯酯或硫酸亚乙酯；

所述1,3-丙烷磺酸内酯的含量占电解液总质量的3％～6％；

所述氟代碳酸乙烯酯的含量占电解液总质量的3％～8％；

所述硫酸亚乙酯的含量占电解液总质量的0.5％～3％。

所述电解质为锂盐；所述锂盐选自六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双草酸磷酸锂中的一种或至少两种的组合；

所述六氟磷酸锂的的含量占电解液总质量的10％～16％；所述双氟磺酰亚胺锂、二氟磷酸锂、四氟硼酸锂、二氟草酸硼酸锂或双草酸磷酸锂的含量占电解液总质量的0.5％～3％。

所述非水溶剂包含碳酸酯溶剂和羧酸酯溶剂；