[发明专利]非水电解液及锂离子电池

说明书

本发明提供一种非水电解液及锂离子电池。所述非水电解液包括：非水有机溶剂；锂盐；以及添加剂。所述添加剂包括：甲烷二磺酸亚甲酯；以及至少一种膦酸环酐化合物。所述锂离子电池包括：上述非水电解液；正极片；负极片；以及隔离膜，隔离正极片和负极片。本发明的非水电解液能够显著改善高电压体系下锂离子电池的倍率性能、高温存储性能、高温循环性能以及高温循环后的热稳定性。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池具有能量密度高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、无污染等独特的优势，现已作为电源广泛应用于相机、手机等电子产品。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4.35V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，正极氧化活性变高，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，正极活性物质中过渡金属离子(如镍、钴、锰等)溶出，从而引起锂离子电池的电化学性能恶化进而导致失效。由此，克服非水电解液在正极表面的氧化分解是开发高电压锂离子电池的重点问题。

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非水电解液及锂离子电池，其能够显著改善高电压体系下锂离子电池的倍率性能、高温存储性能、高温循环性能以及高温循环后的热稳定性。

为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种非水电解液，其包括：非水有机溶剂；锂盐；以及添加剂。所述添加剂包括：甲烷二磺酸亚甲酯；以及至少一种膦酸环酐化合物。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括：非水电解液；正极片；负极片；以及隔离膜，隔离正极片和负极片。所述非水电解液为根据本发明一方面所述的非水电解液。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明通过将甲烷二磺酸亚甲酯以及膦酸环酐化合物混合加入非水电解液中能够显著改善高电压体系下(工作电压在4.4V以上)锂离子电池的倍率性能、高温存储性能、高温循环性能以及高温循环后的热稳定性。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的非水电解液及锂离子电池。

首先说明根据本发明第一方面的非水电解液，其包括：非水有机溶剂；锂盐；以及添加剂。所述添加剂包括：甲烷二磺酸亚甲酯；以及至少一种膦酸环酐化合物。

在非水电解液中单独加入膦酸环酐化合物或单独加入甲烷二磺酸亚甲酯中的任意一种时，虽然能够使锂离子电池的高温存储性能和高温循环性能得到少许提高，但效果却不足以满足对锂离子电池高电压体系下(工作电压在4.4V以上)的高温存储性能和高温循环性能的更高要求，且锂离子电池高温循环后仍会出现起火现象。本发明通过将膦酸环酐化合物和甲烷二磺酸亚甲酯共同作为非水电解液的添加剂使用，可以显著改善高电压体系下的锂离子电池的倍率性能、高温存储性能、高温循环性能以及高温循环后的热稳定性。其原因可以考虑如下(但并不限于此)：非水电解液中同时加入膦酸环酐化合物和甲烷二磺酸亚甲酯时，它们会共同参与在正极表面形成稳定的、有弹性的钝化膜，该钝化膜同时含有S-O和P-O杂原子，有利于增加钝化膜的离子电导率，使锂离子的移动变得顺畅，从而得到优异的倍率性能；此外，该钝化膜同时含有S和P杂原子，与正极活性材料中溶出的过渡金属离子(如镍、钴、锰等)产生络合作用，抑制正极活性材料中过渡金属离子的溶出，改善正极活性材料的稳定性，而且该钝化膜在循环过程中膜阻抗增加也较小，钝化膜的稳定性好，进一步减少非水电解液与正极活性材料之间副反应的发生，从而有效地改善锂离子电池的高温存储性能、高温循环性能以及高温循环后的热稳定性。

在根据本发明第一方面所述的非水电解液中，所述膦酸环酐化合物可具有式(Ⅰ)所示的化学结构式，