[发明专利]锂离子电池及其电解液

说明书

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，尤其涉及一种能够改善锂离子电池高温存储性能的锂离子电池电解液及使用该电解液的二次电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、循环寿命长、无记忆效应、对环境友好等优点，现已成为移动消费电子的主要电源，锂离子电池在电动汽车、智能电网等方面的应用技术也日趋成熟。

随着锂电技术的不断发展，人们希望锂离子电池能有更高的能量密度。为了提高锂离子电池的能量密度，目前主要有两种趋势：一是一些镍元素含量高的正极材料，如锂镍钴铝氧化物、高镍含量的锂镍钴锰氧化物被开发用于锂离子电池；二是提高锂离子电池的充电截止电压，使正极脱出更高比例的锂离子，从而得到更高的容量，达到提高能量密度的需求。

但是在满充电状态下，锂离子电池的负极具有高还原性，而正极具有高氧化性。在实际使用中，电子产品的持续使用发热以及电池使用环境温度升高等因素都可能使电池处在高温状态下。在高温下，电池的正极、负极的反应活性进一步增强，导致锂离子电池电解液与负极、正极发生反应，产生气体，致使电池膨胀。特别的，高镍含量的正极材料在相同的充电截止电压下、或者相同的正极材料充电到更高的截止电压都会提高正极的氧化能力，电解液的氧化问题更为严重，电池膨胀的现象更加明显。这不仅导致电池本身的损坏，同时也会导致使用电池的设备的损坏，严重的时候由于电池膨胀变形导致电池内部发生短路或是电池包装袋胀破导致可燃性的电解液泄露，有引起火灾等安全事故的风险。因此需要有效的方法来解决电解液的分解导致的电池胀气问题。

由此可鉴，确有必要提供一种能够在高温状态下抑制电解液和正极、负极发生反应，从而提高锂离子电池高温存储性能的电解液及包含该电解液的锂离子电池。

发明内容

本发明的目的之一在于：针对现有技术的不足，而提供一种能够在高温状态下抑制电解液和正极、负极发生反应，从而提高锂离子电池高温存储性能的电解液。

为了达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种锂离子电池电解液，包括非水溶剂和溶解在非水溶剂中的锂盐，所述的电解液还包括添加剂，所述添加剂为由下述通式(I)表示的化合物：

式I

其中R₁、R₂、R₃选自氢原子、含1～12个碳原子的烷基、含3～8个碳原子的环烷基和含6～12个碳原子的芳香基，n为0～7的整数。

通式(I)表示的化合物，分子结构中含有腈基和烯键，腈基可与过渡金属原子形成较强的络合作用，而烯键对过渡金属原子也有一定的络合作用；同时双键也可能在负极表面被还原，在正极表面被氧化，从而发生电化学聚合作用，生成聚合物钝化膜，分子式中的腈基使烯键受到活化，成膜作用进一步增强。因此该化合物可有效地钝化正极、负极表面，抑制电解液组分在正极表面的氧化分解、在负极表面的还原分解，从而减少电池的产气，提高锂离子电池的高温存储性能。

对于该化合物，通式(I)中R₁、R₂、R₃各自独立地选自氢原子、含1～12个碳原子的烷基、含3～8个碳原子的环烷基和含6～12个碳原子的芳香基。若这些基团的碳原子数过多，则容易导致添加剂粘度增加，电解液电导率降低，从而使电池性能恶化；同时因为各官能团的空间位阻效应，双键与腈基的协同作用以及表面反应活性降低，导致其对电池的高温存储的改善效果降低。

作为本发明锂离子电池电解液的一种改进，所述添加剂的质量占电解液总质量的0.1wt％到15wt％。添加剂的含量为电解液总重的0.1wt％～15wt％较为合适。若太低则对高温存储的改善效果不明显，若太高则因其对正负极的钝化作用，导致电池内部阻抗增加，电池容量降低。添加剂的质量占电解液总质量的0.1wt％～15wt％，可以使电池获得较好的高温性能，同时具有较高的容量发挥。

作为本发明锂离子电池电解液的一种改进，所述添加剂的质量占电解液总质量的1wt％到10wt％。

作为本发明锂离子电池电解液的一种改进，所述添加剂的质量占电解液总质量的2wt％到5wt％。