[发明专利]一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体讲，涉及一种电解液以及包括该电解液的锂离子电池。

背景技术

近年来，随着智能电子产品的快速发展，对锂离子电池的续航能力提出了更高的要求。为了提高锂离子电池的能量密度，开发高电压锂离子电池是有效方法之一。

目前，工作电压在4.4V以上的锂离子电池已成为众多科研单位和企业研究的热点。然而在高电压下，正极材料的氧化活性升高、稳定性下降，导致非水电解液容易在正极表面发生电化学氧化反应，进而分解产生气体。同时，正极活性材料中的过渡金属元素，例如镍、钴、锰等会发生还原反应而溶出，从而引起锂离子电池电化学性能进一步恶化。目前主要的解决方法是向电解液中加入成膜添加剂。这些添加剂能够在正极成膜，但会造成界面阻抗增加，导致电池中锂离子迁移扩散动力学性能降低，进而使得电池的倍率及循环性能衰减。现有技术已经公开一类含低聚氧化乙烯单元的硅腈类化合物作为电解液添加剂或共溶剂，开发出具有抗氧化能力强、介电常数大、热安全性高等优点的电解液材料，虽然这类化合物可以在石墨表面形成SEI膜，阻止PC对石墨电极的破坏，然而其结构中含有低聚醚链，在电池反应中，醚链容易断开，影响SEI膜的稳定性，从而造成电池使用寿命降低。

因此，确有必要开发一种在高电压下仍能使锂离子电池保持循环性能、倍率和低温性能优异的电解液。

发明内容

为了解决上述问题，本申请人进行了锐意研究，结果发现：包含含有氰基的硅烷化合物以及具有醚键的二腈化合物的电解液，应用到锂离子电池中后，能够改善电池在高电压下的倍率性能和低温放电性能，提高锂离子电池的使用寿命，从而完成本申请。

本申请的目的在于提供一种电解液，包括锂盐、有机溶剂、添加剂，其中，所述添加剂A包括含有氰基的硅烷化合物以及具有醚键的二腈化合物；

所述含有氰基的硅烷化合物结构式如式Ⅰ所示：

其中，R₁、R₂、R₃各自独立地选自氰基、卤素、C_1～10烷基、C_1～10烷氧基、所述卤素选自F、Cl、Br；n选自0～5的整数。

所述具有醚键的二腈化合物结构式如式Ⅱ所示：

其中，R₄、R₅、R₆各自独立地为选自碳原子数为1～5的亚烷基、碳原子数为2～5的亚烯基，m为1～5的整数。

所述电解液中还含有添加剂B，所述添加剂B选自醚化合物、腈化合物、含有硫氧双键的环状酯化合物、含有碳-碳不饱和键的环状碳酸酯化合物、含有亚胺基的化合物中的一种或多种。

本申请的另一目的在于提供一种锂离子电池，包括含有正极活性材料的正极片、含有负极活性材料负极片、锂电池隔膜和本申请提供的电解液。

本发明的电解包括锂盐、有机溶剂和添加剂A，添加剂A包括含有氰基的硅烷化合物以及具有醚键的二腈化合物，添加剂A能够改善电池在高电压下的倍率性能和低温放电性能，提高锂离子电池的使用寿命。本发明的电解液中还含有添加剂B，添加剂B选自醚化合物、腈化合物、含有硫氧双键的环状酯化合物、含有碳-碳不饱和键的环状碳酸酯化合物、含有亚胺基的化合物中的一种或多种，添加剂B能够进一步提高锂离子电池的循环性能。采用本发明电解液的锂离子电池可以实现高电压的目标，最高正常工作电压可提高到4.4V～5.0V且锂离子电池的循环性能良好，充放电均有更高的容量保持率。

具体实施方式

下面通过对本申请进行详细说明，本申请的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明提出了一种电解液，包括锂盐、有机溶剂和添加剂A。所述添加剂A包括含有氰基的硅烷化合物以及具有醚键的二腈化合物；

在上述电解液中，所述含有氰基的硅烷化合物结构式如式Ⅰ所示：

其中，R₁、R₂、R₃各自独立地选自氰基、卤素、C_1～10烷基、C_1～10烷氧基、所述卤素选自F、Cl、Br；n选自0～5的整数。

优选地，R₁、R₂、R₃中至少有一个为氰基。