[发明专利]一种电解液和含有该电解液的电池

说明书

本发明提供了一种电解液和含有该电解液的电池。本发明提供的电解液中，含磺酸酯基或砜基的含氮杂环类化合物为双功能添加剂，其N原子上存在孤电子对，少量添加到电解液中后即可呈现较弱的路易斯碱性，能与电解液中的其他组分(例如PF₅)形成配合物(例如六配体的配合物)，降低电解液的酸性和反应活性，抑制电解液游离酸的升高；可以改善高电压电池的高温循环性能、常温循环性能、低温放电性能和倍率性能的同时抑制负极析锂。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及到一种电解液及含有该电解液的电池。

背景技术

二次电池具有比能量高、比功率大、循环寿命长、自放电小等显著优点，锂离子电池是一种常见的二次电池。商业用锂离子电池的正极材料主要有锰酸锂、钴酸锂、三元材料、磷酸亚铁锂几种，其充电截止电压一般不超过4.2V，随着科技的进步及市场的不断发展，提升锂离子电池的能量密度日益显得重要而迫切。

除了现有材料和电池的制作工艺改进之外，高电压(4.35V～5V)正极材料是比较热门的研究方向之一，它是通过提升正极活性材料的充电深度来实现电池的高能量密度。然而三元材料电池工作电压提高后，电池的充放电循环等性能却下降。其中，电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对电池的充放电循环等性能下降有着重大的影响。电解液决定了锂离子(Li+)在液相中的迁移速率，同时还参与固体电解质界面(SEI)膜形成，对SEI膜性能起着关键性的作用，故而电解液在高压条件下可能导致锂离子电池的高温储存性能较差、高温循环性能较差、常温循环性能较差；同时低温下电解液的黏度增大，电导率降低，SEI膜阻抗增大，故电解液还可能导致锂离子电池的低温放电性能较差，甚至产生低温析锂的风险。因此，亟需研发一种各方面性能优异的电解液以满足高能量密度三元材料电池的使用要求。

发明内容

为了改善现有技术的不足，本发明的目的是提供一种电解液和含有该电解液的电池。本发明通过在电解液中引入含磺酸酯基或砜基的含氮杂环类化合物，用于改善4.35V以上的高电压电池(特别是镍钴锰三元材料电池或镍钴铝三元材料电池)的高温循环性能、常温循环性能、低温放电性能和倍率性能的同时抑制负极析锂。

进一步地，通过在电解液中引入含磺酸酯基或砜基的含氮杂环类化合物和氟代环状碳酸酯类化合物的组合能有效的避免电解液中单一氟代环状碳酸酯类化合物的进一步消耗以及电解液与负极界面之间的反应，从而进一步增强4.35V以上的高电压电池的高温循环性能、常温循环性能、低温放电性能和倍率性能的同时抑制负极析锂。

本发明目的是通过如下技术方案实现的：

一种电解液，所述电解液包括电解质盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括含磺酸酯基或砜基的含氮杂环类化合物。

根据本发明的实施方式，所述电解液用于镍钴锰三元材料电池或镍钴铝三元材料电池。

根据本发明的实施方式，所述含磺酸酯基或砜基的含氮杂环类化合物包括磺酸酯基或砜基，且磺酸酯基或砜基中的硫与氮形成杂环结构。

根据本发明的实施方式，所述电解液还包括氟代环状碳酸酯类化合物。

根据本发明的实施方式，所述氟代环状碳酸酯类化合物包括碳酸酯基，且碳酸酯基与烷基形成环状结构。

根据本发明的实施方式，所述含磺酸酯基或砜基的含氮杂环类化合物选自式1所示的化合物中的至少一种：

式1中，X为-O-或-N(R₂)-；

R₁为卤素、取代或未取代的烷基，若为取代时，取代基为卤素、烷基；

R₂为取代或未取代的芳基、取代或未取代的烷基，若为取代时，取代基为卤素、烷基。