[发明专利]一种非水电解液及采用该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池用非水电解液，以及采用该非水电解液的锂离子电池。

背景技术

进入21世纪以后，能源危机意识和环保意识的增强，清洁能源越来越受到人们的喜爱和重视，锂离子电池以其独特的优势获得了人们的青睐。锂离子电池工作电压高、无记忆性、自放电小、能量密度高等特点，将逐步取代镍氢、镍镉等电池，成为各种电子产品的首选能源。近年来，电动汽车等产品的推出，兴起了锂离子电池的研究热潮，而国家也在不断的推出一些新的政策，促进了锂离子电池等电源的发展。可以预见，锂离子电池的未来发展空间巨大。

锂离子电池由正负极活性材料、非水电解液、集流体，以及其它部件组成。非水电解液在锂离子电池中承担着运输锂离子、形成Solid Electrolytic Layer(SEI)膜等重要作用。其中，SEI膜性能影响锂离子电池的使用性能。一个稳定、阻抗小、导锂效果好的SEI膜，能够提高电池的使用寿命和效率；反之，一个不稳定、阻抗大、导锂效果不好的SEI膜严重影响电池的使用寿命和效率，而非水电解液中的有机溶剂对于SEI膜的形成具有重要作用。

碳酸乙烯酯(EC)是锂离子电池中重要的有机溶剂，具有比较大的介电常数和偶极距，以及较好的成膜性能，是一般商用电池中不可或缺的。但是，其熔点高达36℃，且粘度比较大，不利于电池的低温和倍率性能；通过引入低熔点、低粘度的共溶剂，可以在一定程度上改善碳酸乙烯酯的不足，但同时也会带来一些其它的问题，如高温性能、安全性能等等。碳酸丙烯酯(PC)结构与EC相似，仅在环状结构上比EC多了一个甲基，性能与EC比较接近，但凝固点比EC低很多，达到-45℃，如果作为锂离子电池的有机溶剂，能够显著改善锂离子电池的低温性能。但是，大量的研究结果表明，由于甲基的存在，使得PC用作锂离子电池电解液溶剂时，会在石墨表面发生分解，并且与Li离子一起插层，破坏石墨负极，限制了PC在锂离子充电电池中的应用。近年来，出现了一些将PC应用到锂离子二次电池中的成果。文献《Enhanced performance ofLi-ion cell with LiBF₄-PC based electrolyte by addition of small amount of LiBOB》通过添加LiBOB，在石墨表面形成了一层SEI膜，抑制了PC对石墨的破坏作用。但是，LiBOB形成的SEI膜比较厚，且电阻比较大，使得电池的循环性能不好，低温性能较差。

现在常用的添加剂有碳酸亚乙酯(VC)及其衍生物、亚硫酸酯类、SO₂、CO₂、LiBOB等等，这些添加剂总是在某些性能上存在不足，造成SEI膜阻抗大、SEI膜不稳定，产生较多气体等等，影响电池的循环性能。

发明内容

本发明为解决现有技术中所提供的非水电解液存在的低温阻抗大、SEI膜不稳定、碳酸丙烯酯插层破坏石墨，从而导致电池的低温性能以及循环性能较差的技术问题，提供一种具有循环性能佳、低温性能好的非水电解液和包括该非水电解液的电池。

为此本发明提供一种非水电解液，该电解液含有锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂为具有以下结构的氢化噻吩中的一种或多种：

A、B分别独立的选自氨基、烷基、卤素、酯基中的一种。

本发明还提供一种锂离子电池，该电池包括电芯、非水电解液和壳体，所述电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜层，在壳体中容纳有电芯和非水电解液，所述电解液为本发明所提供的非水电解液。

采用本发明所提供的电解液的电池具有循环性能好、低温性能好的特点。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种非水电解液，该电解液含有锂盐、有机溶剂和添加剂，所述添加剂为具有以下结构的氢化噻吩中的一种或多种：

A、B分别独立的选自氨基、烷基、卤素、酯基中的一种，以非水电解液的总重量为基准，锂盐、有机溶剂和添加剂的重量比为3～20∶70～90∶0.5～10。