[发明专利]锂电池非水电解液及可再充电锂电池

说明书

技术领域

本发明涉及电池产品领域，更具体地说，是涉及一种用于防护可再充电锂电池的过度充电的锂电池非水电解液以及含有该锂电池非水电解液的可再充电锂电池。

背景技术

全球人口持续增长，世界对能源的利用需求也越来越高，导致地球传统非可再生能源，如石油、天然气和煤炭等资源的快速消耗，如今，寻找新的可再生能源来替代传统能源，实现可持续发展，已成为世界各国重点关注的方向。作为新能源之一的锂电池由于具有较高的能量密度、较长的循环使用寿命、无记忆效应、快速充电和自放电率低等优点被广泛用作能量存储媒介，包括移动电话、数码相机、笔记本电脑和新型电动汽车等领域。同时，锂电池的相关课题也引起全世界科研人员的重点研究。

锂电池主要包括正极、负极、用于传导锂离子的电解液和用于防止正负极短路的绝缘隔膜等。正极一般采用插锂化合物，如LiCoO₂、LiMn₂O₄和三元材料等，负极则采用锂-碳层间化合物Li_xC₆，电解液为含有锂盐(如LiPF₆)的有机溶剂。有机溶剂包括碳酸乙烯酯(EC)，碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二甲酯(DMC)等。充电过程中，锂离子从正极中脱出，经过电解质嵌入到负极，负极处于富锂状态，正极处于贫锂状态，电子的补偿电荷从外电路移动到碳负极，保持电荷平衡。但是，当电池由于充电器故障引起电池被过度充电时，会引起电压急剧上升，碳负极插入过多的锂离子而导致金属锂沉积在负极表面，引发电解液中有机溶剂的副反应而分解，生成大量的热量，对电池的安全性造成不利影响。

为了提高电池在过充电情况下的安全性能，一种内部断开装置(US-A4,943,497)被应用于锂电池。其原理为当锂电池被过度充电后，电池内部发生的副反应产生气体，随着气体量的增多，电池内部压力增高，超过某个定值时，此装置可以立即断开电源，防止电池着火和爆炸。

U.S.Pat.No.5,776,627提出，在锂电池非水电解液中加入添加剂，例如噻吩、联苯和呋喃及其衍生物等。当锂电池被过充电到一定电压值时，引发此类添加剂的电聚合反应，生成具有绝缘效应的聚合物膜覆盖在锂电池电极表面，使正负极绝缘；同时，添加剂电聚合产生气体，电池内部气压升高至一定值后，使内部断开装置发挥作用，切断电源。其他类似的添加剂也被各研究学者提出。例如U.S.Pat.Nos.5,763,119，5,709,968和5,858,573提出的二甲氧基苯，含氯二甲苯，含氯苯甲醚和二乙酰噻蒽。

然而，这些常用的添加剂添加入锂电池非水电解液时，即使电池在正常条件下使用过程中，由于极片表面部分极化，电位可能会达到添加剂的聚合电位，导致添加剂在锂电池正常使用过程中产生聚合反应，在极片表面形成聚合物膜，增大电池内阻，导致电池各方面性能，如容量或者循环性能等下降。

发明内容

为了解决以上问题，本发明的目的在于提供一种锂电池非水电解液及使用该锂电池非水电解液的可再充电锂电池。

本发明是这样实现的，一种锂电池非水电解液，包括：

有机溶剂；

锂盐；和

由以下式表示的化合物添加剂：