[发明专利]一种电解液及包含其的锂离子电池

说明书

本发明提供一种电解液及包含其的锂离子电池。所述电解液包括锂盐、添加剂和有机溶剂，所述添加剂包括如下式I所示的化合物。本发明所述电解液能有效改善电池的循环性能，提升容量保持率，能够兼顾高温循环性能与低阻抗性能需求。

技术领域

本发明属于锂离子电池制造领域，具体涉及一种电解液及包含其的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于原材料成本低、安全性能高、使用寿命长、绿色环保等诸多优点，被广泛应用于3C数码、新能源汽车、储能电站以及航空航天等领域。如果把锂电池比作人体，电解液就相当于人体的血液。电解液是锂离子电池的关键原材料之一，在电池正负极之间起到传导输送能量的作用，对其容量、内阻、循环、倍率、安全性等各项性能都有重要影响。目前商业化电解液普遍含有大量碳酸酯类有机溶剂，在高温条件下，电解液组分与电极材料表面发生副反应，不断地消耗可逆锂离子，形成SEI膜，从而导致锂离子电池在高温条件下使用时，循环寿命差且在循环过程中阻抗增加明显。

为了提升锂离子电池使用寿命，目前采用的方法主要包括对正负极材料进行表面包覆改性、使用加入循环改善添加剂的电解液等措施，其中开发性能改善添加剂是简便易行和切实有效的重要方法。

CN108511798A公开了一种锂离子电池高温长循环电解液，该电解液添加钝化添加剂为双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或甲烷二磺酸亚甲酯。与常规成膜剂搭配使用，钝化添加剂能填充于SEI膜表面的缺陷处，使其表面更加致密，结构更加稳定，使材料结构不容易崩塌，减少电解液和锂盐的分解，从而提升电池的循环性能，有效解决了充放电膨胀过程和高温循环过程电解液产生的HF都会破坏已经形成的SEI膜，提高电池寿命。然而，该报道的钝化添加剂双三氟甲烷磺酰亚胺锂和/或甲烷二磺酸亚甲酯，虽然有较好高温循环改善效果，但是电池成膜阻抗较高，导致低温性能较差。

CN109755648A公开了一种电解液，包括添加剂，所述添加剂包含苯并噻吩化合物和三烷氧基硼氧烷；其中，所述苯并噻吩化合物在电解液中的质量百分含量为0.05-3％，所述三烷氧基硼氧烷在电解液中的质量百分含量为0.5-10％。然而，该报道的添加剂无法很好地提高离子迁移率，从而减小SEI膜的成膜阻抗，也无法对氢氟酸进行有效捕捉，因此电池的循环性能有待提高。

因此，开发一种有较好高温循环改善效果的电解液是本领域的研究重点。

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及包含其的锂离子电池。所述电解液能有效改善电池的循环性能，提升容量保持率，能够兼顾高温循环性能与低阻抗性能需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种电解液，其特征在于，所述电解液包括锂盐、添加剂和有机溶剂，所述添加剂包括如下式I所示的化合物：

其中，R₁-R₃各自独立地选自烷氧基、烯烃基、炔烃基或杂环芳基中的任意一种，且R₁-R₃中至少有一个为杂环芳基基团。

在本发明中，在添加剂中引入式I所示的具有杂环芳基结构的环硼氧烷化合物，一方面可以有效提高离子迁移率，从而减小SEI膜的成膜阻抗；另一方面其中的硼原子又可以作为阴离子受体，对氢氟酸进行捕捉，吸附由于锂盐及其他添加剂产生的氢氟酸，避免氢氟酸进攻正极CEI膜，从而改善电池的循环性能，提升容量保持率，能够兼顾高温循环性能与低阻抗性能需求。

优选地，所述R₁-R₃各自独立地选自C1-C10烷氧基、C2-C10烯烃基、C2-C10 炔烃基或C5-C6杂环芳基中的任意一种。