[发明专利]电解液及锂离子电池

说明书

技术领域

本发明涉及锂电池领域，尤其涉及一种电解液及锂离子电池。

背景技术

飞速发展的信息时代中，手机、笔记本、相机等电子产品的需求逐年增加。锂离子电池作为电子产品的工作电源，具有能量密度高、无记忆效应、工作电压高等特点，正逐步取代传统的Ni-Cd、MH-Ni电池。然而随着电子产品市场需求的扩大及动力、储能设备的发展，人们对锂离子电池的要求不断提高，开发具有高能量密度和满足快速充放电的锂离子电池成为当务之急。目前，有效的方法是提高电极材料的电压、压实密度和选择合适的电解液。

商品化锂离子电池广泛应用的电解液是以六氟磷酸锂(LiPF₆)为导电锂盐，以环状碳酸酯和链状碳酸酯混合物为溶剂。但上述电解液仍存在诸多的不足，如电解液耐高压、耐高温性能差，在电极表面形成较厚的界面膜，导致电池倍率性能低。因此，发展满足电池高电压、高倍率、高稳定性需求的电解液极为重要。

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电解液及锂离子电池，所述电解液应用到锂离子电池中后，能够有效改善锂离子电池的高温循环性能、高温存储性能和倍率性能。

为了达到上述目的，在本发明的一方面，本发明提供了一种电解液，其包括：锂盐；有机溶剂；以及添加剂。所述添加剂包括：环状硫酸酯；氟碳表面活性剂；以及含有碳-碳双键的二腈化合物。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种锂离子电池，其包括根据本发明一方面所述的电解液。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：

本发明的电解液包括环状硫酸酯、氟碳表面活性剂以及含有碳-碳双键的二腈化合物，当应用到锂离子电池中后，三者能够协同作用，进而有效改善锂离子电池的高温循环性能、高温存储性能和倍率性能。

具体实施方式

下面详细说明根据本发明的电解液及锂离子电池。

首先说明根据本发明第一方面的电解液。

根据本发明第一方面的电解液包括：锂盐；有机溶剂；以及添加剂。所述添加剂包括：环状硫酸酯；氟碳表面活性剂；以及含有碳-碳双键的二腈化合物。

在根据本发明第一方面所述的电解液中，环状硫酸酯是一类性能良好的添加剂，可以在石墨、LiCoO₂等电极表面形成结构稳定、致密、性能良好的界面膜，具有较好的高温稳定性。但环状硫酸酯加入电解液后，电解液的粘度升高，影响了锂离子电池的动力学性能，尤其是锂离子电池的倍率性能。氟碳表面活性剂由于能够降低电解液的表面张力，改善浸润性能，从而能够改善电池的动力学性能。腈类化合物(泛指含有-CN的化合物)可与正极络合，减小高温时界面处副反应，抑制产气，但也降低了锂离子电池的动力学性能；而且腈类化合物在负极不稳定，其较强的吸电子特性，使得容易得到电子，发生还原反应，其还原产物腈基不稳定，容易沉积到负极上，影响负极的性能。为解决因添加腈类化合物导致负极性能差的问题，本发明通过在腈类化合物中引入碳-碳双键使其形成含有碳-碳双键的二腈化合物，可以抑制常规腈类化合物在负极的分解。

由此在电解液中同时加入上述三种物质时，环状硫酸酯一方面在正负极成膜，抑制有机溶剂和含有碳-碳双键的二腈化合物的还原，另一方面能与氟碳表面活性剂和含有碳-碳双键的二腈化合物协同作用，使电解液的润湿性大大提高，从而电极极化减少，使得锂离子电池具有良好的倍率性能、高温循环性能和高温存储性能。

在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述环状硫酸酯选自式Ⅰ 结构的化合物中的一种或几种；R₃、R₄各自独立地选自H、F、Cl、Br、碳原子数为1～10的饱和烃基、碳原子数为1～10的不饱和烃基中的一种，饱和烃基、不饱和烃基中的H可部分或全部被F、Cl、Br、硝基、氰基、羧基、硫酸基中的一种或几种取代。不饱和烃基可为烯烃基、炔烃基。

在根据本发明第一方面所述的电解液中，优选地，R₃、R₄各自独立地选自H、F、Cl、Br、碳原子数为1～10的烷烃基、碳原子数为1～10的烯烃基、碳原子数为1～10的炔烃基中的一种，烷烃基、烯烃基、炔烃基中的H可部分或全部被F、Cl、Br、硝基、氰基、羧基、硫酸基中的一种或几种取代。

在根据本发明第一方面所述的电解液中，所述环状硫酸酯选自下述化合物中的一种或几种；

(硫酸乙烯酯)、(4-甲基硫酸乙烯酯)、