[发明专利]锂离子二次电池及其电解液

说明书

技术领域

本发明涉及电池领域，尤其涉及一种锂离子二次电池及其电解液。

背景技术

近几年，人们对移动消费电子产品的要求越来越高，加大了对高功率、高能量密度的锂离子二次电池的研究。

但是在满充状态下，锂离子二次电池的整个化学体系具有极高的化学活性。当电子产品持续使用或环境温度升高时，都可能使锂离子二次电池处于高温状态，这时作为正极活性材料的金属氧化物显示出非常强的氧化性，容易与电解液发生氧化反应，导致电解液分解。此外，随着锂离子二次电池的高电压化，电解液在正极片表面的氧化分解会加剧，导致锂离子二次电池的存储性能下降。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性能恶化的关键。

目前为了提高锂离子二次电池的能量密度，主要采用一些镍元素含量较高的正极活性材料，如锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物等。但是高镍含量的正极活性材料在充电截止电压较高时，会提高正极片的氧化能力，造成电解液的氧化问题更为严重。因此对于这种高能量的正极活性材料或当锂离子二次电池在高电压下使用时，解决电解液的分解问题尤为迫切。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子二次电池及其电解液，其在工作电压为4.3V或更高电压下，能够有效抑制电解液的氧化并改善锂离子二次电池的高温存储性能，解决锂离子二次电池在高压高温存储时造成的电解液的分解及由此导致的锂离子二次电池胀气的问题。

为了实现上述目的，在本发明的第一方面，本发明提供了一种锂离子二次电池电解液，包括：非水有机溶剂；以及锂盐，溶解在非水有机溶剂中。所述非水有机溶剂含有具有式I、式II或式III结构的双腈基酯类化合物，

式I

式II

式III

其中，式I为双腈基碳酸酯类化合物，式II为双腈基亚硫酸酯类化物，式III为双腈基硫酸酯类化合物，n为1～4的整数。

在本发明的第二方面，本发明提供了一种锂离子二次电池，包括：正极片；负极片；隔离膜，间隔于正极片和负极片之间；以及电解液。其中，所述电解液为根据本发明第一方面的锂离子二次电池电解液。

本发明的有益效果如下：

相对现有技术，本发明的锂离子二次电池电解液在电池满充状态时具有更好的稳定性，加入的双腈基酯类化合物能有效钝化电极对电解液的分解，因此本发明的锂离子二次电池在高温高电压时具有更小的厚度膨胀率，以及更好的高温存储性能。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的锂离子二次电池及其电解液以及对比例、实施例以及测试结果。

首先说明根据本发明第一方面的锂离子二次电池电解液。

根据本发明第一方面的锂离子二次电池电解液，包括：非水有机溶剂；以及锂盐，溶解在非水有机溶剂中。所述非水有机溶剂含有具有式I、式II或式III结构的双腈基酯类化合物，

式I

式II

式III

其中，式I为双腈基碳酸酯类化合物，式II为双腈基亚硫酸酯类化物，式III为双腈基硫酸酯类化合物，n为1～4的整数。若n>4,则容易导致双腈基酯类化合物的粘度增加，电解液的电导率降低，从而使锂离子二次电池的高温存储性能恶化；同时因为各官能团的空间位阻效应，使得表面反应活性降低，导致其对锂离子二次电池的高温存储性能的改善效果降低。

具有式I、式II或式III结构的双腈基酯类化合物的分子结构中含有对称的双腈基，这种对称的双腈基与过渡金属有较强的络合作用；同时碳酸酯、亚硫酸酯以及硫酸酯基团和以碳酸酯为主的非水有机溶剂具有更好的相容性，不会产生类似双腈类的烷烃化合物造成锂盐析出的问题；同时这种双腈基酯类化合物的中心酯类基团可以有效地参与成膜反应，进而阻止电解液和负极片的反应；并且双腈类的官能团可有效地抑制正极片过渡金属的溶出，抑制电解液组分在正极片表面的催化分解，从而改善锂离子二次电池的高温存储性能。

在根据本发明第一方面的锂离子二次电池电解液中，所述具有式I、式II或式III结构的双腈基酯类化合物的质量可为锂离子二次电池电解液的总质量的1%～8%。若含量<1%，则对高温存储性能的改善效果不明显，若含量>8%，则其对正负极会产生钝化作用，导致锂离子二次电池的内部阻抗增加，降低锂离子二次电池的容量。