[发明专利]锂离子电池电解液

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及锂离子电池电解液。

背景技术

锂离子电池与其它可充电电池相比具有能量密度大、工作电压高、循环寿命长、自放电低等优点。目前，小容量锂离子电池已成功应用于手机、数码相机、笔记本电脑等。同时，大容量高功率锂离子动力电池也具有很好的应用前景。

石墨是锂离子电池最常用的阳极材料，也是当前应用最广泛的电极材料。电池在首次充电过程中，由电池的正极的锂-过渡金属氧化物释放出的锂离子经过电解液，透过隔离膜到达石墨阳极，并且在石墨阳极发生还原反应生成半碳酸锂，磺酸锂等锂盐，由此在阳极表面形成薄膜。这类型的薄膜被称为有机固体电解液界面（SEI）膜。此钝化膜不但起到锂离子通道的作用还会阻止溶剂嵌入到石墨中造成的石墨的剥离。碳酸丙烯酯(PC)作为常用的电解液非水有机溶剂之一，其具有宽的液态范围，其熔点低，沸点高，是常用的电解液溶剂。当碳酸丙烯酯与石墨搭配使用时，碳酸丙烯酯溶剂分子在石墨电极表面不能形成稳定的SEI膜，其随同溶剂化锂离子一同嵌入石墨层间，造成石墨的剥离，进而破坏了石墨的片层结构，对石墨的性能造成不利的影响，使得电池容量、循环等性能变差。

可见在锂离子电池首次充电过程中，在阳极表面形成稳定的有机SEI钝化层，致使电解液不再分解，并保持稳定的充放电，对电池的性能有着非常重要的影响。

发明内容

鉴于背景技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液，其能在以石墨为活性材料的表面形成一层固态电解质钝化膜（SEI），从而有效改善阳极极片石墨剥离的问题并提高阳极极片嵌脱锂的性能。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种锂离子电池电解液，其包括非水有机溶剂、溶于所述非水有机溶剂的锂盐、以及含N-磺酰基二甲酰亚胺基团的化合物的添加剂，所述含N-磺酰基二甲酰亚胺基团的化合物由通式（1）表示，

通式（1）

其中：

通式（1）中的R₁的官能团为或者

通式（1）中的R₂为C1~C12的烷基、C3~C8的环烷基、烯基或芳基，R2中的氢原子可部分或全部被卤素原子取代。

本发明的有益效果如下：

根据本发明，含N-磺酰基二甲酰亚胺基团的化合物加入到锂离子电池电解液中时，使得电池在充电过程中，优先于电解液中有机溶剂的还原分解，在以石墨为活性材料的表面更好的形成一层固态电解质钝化膜（SEI），从而有效改善阳极极片石墨剥离的问题和提高阳极极片嵌脱锂的性能。

附图说明

图1是石墨阳极在对比例和实施例的电解液中的放电曲线示意图；

图2是图1在比容量0~30mAh/g的放大图；

图3是石墨阳极在对比例和实施例的电解液中的充电曲线示意图。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的锂离子电池电解液及实施例。

首先说明根据本发明的锂离子电池电解液。

根据本发明所述的锂离子电池电解液包括非水有机溶剂、溶于所述非水有机溶剂的锂盐、以及含N-磺酰基二甲酰亚胺基团的化合物的添加剂，所述含N-磺酰基二甲酰亚胺基团的化合物由通式（1）表示，

通式（1）

其中：

通式（1）中的R₁的官能团为或者

通式（1）中的R₂为C1~C12的烷基、C3~C8的环烷基、烯基或芳基，R2中的氢原子可部分或全部被卤素原子取代。

在根据本发明所述的锂离子电池电解液中，优选地，所述含N-磺酰基二甲酰亚胺基团的化合物中R₁的官能团为时，由通式（2）表示；

通式（2）

其中，在通式（2）中，n为2~7的整数。

在根据本发明所述的锂离子电池电解液中，优选地，所述含N-磺酰基二甲酰亚胺基团的化合物中R₁的官能团为时，由通式（3）表示：

通式（3）

其中，在通式（3）中，X₁、X₂、X₃、X₄为氢、氟、氯、溴和碘中的任意一种。

在根据本发明所述的锂离子电池电解液中，优选地，采用通式（2）的所述含N-磺酰基二甲酰亚胺基团的化合物为N-甲磺酰基丁二酰亚胺，结构式为：