[发明专利]锂离子二次电池及其电解液

说明书

技术领域

本发明涉及一种锂离子二次电池，更具体地说，本发明涉及一种在高温高压条件下具有良好存储特性的锂离子二次电池及其电解液。

背景技术

锂离子二次电池具有工作电压高、使用寿命长和充电速度快等优点，因此，广泛应用于各种电子设备中。但是，随着科学技术的不断发展，人们要求锂离子二次电池具有更高的能量密度，提高锂离子二次电池的工作电压是提高其能量密度的有效途径之一。

在锂离子二次电池中，经过充电后，作为正极活性材料的金属氧化物在高电位时显示出非常强的氧化性，容易与电解液发生氧化反应，导致电解液被分解。随着锂离子二次电池的高电压化，电解液在正极的氧化分解加剧，电解液的氧化分解会导致电池在高温条件下的存储特性下降。

因此，抑制电解液和正极活性材料之间的氧化反应是防止锂离子二次电池高温存储特性恶化的关键。在锂离子二次电池中，通常采用非水有机添加剂1,3-丙磺酸内酯(PS)来改善锂离子二次电池的存储特性。实验结果表明：当电压小于4.2V时，1,3-丙磺酸内酯(PS)的确能有效改善锂离子二次电池的存储特性，但是，当电压高于4.4V时，高温条件下锂离子二次电池的存储特性明显降低。

因此，确有必要提供一种在高温高压条件下具有良好存储特性的锂离子二次电池及电解液。

发明内容

本发明的目的在于：提供了一种锂离子二次电池及其电解液，其能抑制电解液和正极活性材料之间的氧化反应，使锂离子二次电池在高温高压条件下具有良好的存储特性。

需要指出的是，如无相反说明，本说明书中的高压指的是，电压为4.4V或者更高。

为了实现上述发明目的，本发明提供了一种锂离子二次电池电解液，其包括非水溶剂、锂盐和添加剂，其中，添加剂含有1,3-丙磺酸内酯和含氰基硼酸酯结构的化合物，含氰基硼酸酯结构的化合物由通式(1)、通式(2)或通式(3)表示，

通式(1) 通式(2)通式(3)

通式(1)﹑通式(2)、通式(3)中，n为1～5的整数，R1、R2为氢原子或C1～C6烷基，烷基上的氢原子可以全部或部分被氟原子取代，氟原子取代后的含氰基硼酸酯结构的化合物具有更高电化学窗口，化合物具有更好的稳定性，在高电压条件下具有更好的循环性能。

作为本发明锂离子二次电池电解液的一种改进，通式(1)的含氰基硼酸酯结构的化合物包括二甲基-乙腈硼酸酯、二甲基-丙腈硼酸酯、二甲基-丙腈硼酸酯、二甲基-丁腈硼酸酯、二甲基-戊腈硼酸酯、二甲基-己腈硼酸酯、二(氟代甲基)-丙腈硼酸酯、二(三氟甲基)-丙腈硼酸酯、二乙基-丙腈硼酸酯、二丙基-丙腈硼酸酯、二丁基-丙腈硼酸酯、二戊基-丙腈硼酸酯、二己基-丙腈硼酸酯；通式(2)的含氰基硼酸酯结构的化合物包括二乙氰基-甲基硼酸酯、二丙氰基-甲基硼酸酯、二丁氰基-甲基硼酸酯、二戊氰基-甲基硼酸酯、二己氰基-甲基硼酸酯、二丙氰基-乙基硼酸酯、二丙氰基-丙基硼酸酯、二丙氰基-丁基硼酸酯、二丙氰基-戊基硼酸酯、二丙氰基-己基硼酸酯；通式(3)的含氰基硼酸酯结构的化合物包括三乙氰基硼酸酯、三丙氰基硼酸酯、三丁氰基硼酸酯、三戊氰基硼酸酯、三己氰基硼酸酯。

作为本发明锂离子二次电池电解液的一种改进，所述含氰基硼酸酯结构的化合物包括二乙氰基-甲基硼酸酯、二丙氰基-甲基硼酸酯、二丁氰基-甲基硼酸酯、二戊氰基-甲基硼酸酯、二己氰基-甲基硼酸酯、二丙氰基-乙基硼酸酯、二丙氰基-丙基硼酸酯、二丙氰基-丁基硼酸酯、二丙氰基-戊基硼酸酯、二丙氰基-己基硼酸酯、三乙氰基硼酸酯、三丙氰基硼酸酯、三丁氰基硼酸酯、三戊氰基硼酸酯、三己氰基硼酸酯。

作为本发明锂离子二次电池电解液的一种改进，所述含氰基硼酸酯结构的化合物包括三乙氰基硼酸酯、三丙氰基硼酸酯、三丁氰基硼酸酯、三戊氰基硼酸酯、三己氰基硼酸酯。

作为本发明锂离子二次电池电解液的一种改进，所述含氰基硼酸酯结构的化合物在电解液中的重量百分含量为0.1%～5%，优选为0.3%～3%。如果电解液中含氰基硼酸酯结构的化合物含量过多，含氰基硼酸酯结构的化合物会在正极和负极表面形成较厚的皮膜，影响电池的循环特性；如果电解液中含氰基硼酸酯结构的化合物含量过少，含氰基硼酸酯结构的化合物在正极和负极表面不能形成有效致密的皮膜，不能有效地阻止电解液与正极片的反应，从而不能有效地改善电池的高温存储特性。