[发明专利]一种电解液及含有该电解液和/或正极的锂离子电池

说明书

本发明提供了一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂本发明所示结构的苯并噻唑的衍生物。本发明还提供了一种正极和采用该电解液的锂离子电池。本发明提供的电解液中，通过采用本发明所述结构的苯并噻唑的衍生物作为本发明特定的添加剂，提高高电压环境下锂电池的充放电性能测试和循环性，延长电池在高电压下的寿命，可以应用在5V体系的高电压锂离子电池电解液中。

技术领域

本发明属于锂离子电池领域，尤其涉及一种电解液及含有该电解液和/或正极的一种锂离子电池。

背景技术

自20世纪90年代至今，锂离子二次电池从诞生达到了迅速的发展。一般来说，电解液的锂离子电池包括壳体和容纳于壳体内的电芯、电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜。在充电过程中，锂离子从正极通过电解液迁移至负极，而在放电过程中其流向相反。近年来，高能量密度的二次锂离子电池成为人们关注的对象，因此，人们也注意到一些可以作为二次锂电池整机使用的新型活性材料，如现有技术中介绍了新型5V高压正极材料，其工作电压的提高，直接整体提高了电池的使用功率，在应用方面具有很大的现实意义。而现阶段，绝大多数的锂电池电解液体系只能在4.5v及以下的电压下稳定使用，当工作电压达到4.5v以上时，电解液体系会发生氧化分解进而使电池无法正常工作，对高压正极材料的应用形成了极大的障碍。同时，电池的循环性能降低。

本领域应用的电解液包括寻找新的电解液溶剂和应用正极成膜保护添加剂两大类。新型电解液的研究众多，多以新型溶剂替换现有体系，但存在如电导率低，或有粘度大等缺点。而目前现有技术存在电解液溶剂在高电位下与正极上的活性点发生氧化反应，溶剂进一步被氧化分解导致电解液溶剂过度消耗的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中电解液溶剂在高电位下易被氧化分解的技术问题，提供了一种电解液，包括锂盐、电解液溶剂和添加剂，所述添加剂为式(1)所示结构的苯并噻唑的衍生物，其结构如下

式(1)；

其中，R选自卤素原子、苯、苯的衍生物、-OH、-NH2、-(CH₂)_n1CH₃、-(CH₂)_n2CF3中的一种，其中0≤n1≤3， 0≤n2≤3。优选的，本申请提供的苯并噻唑的衍生物是在苯并噻唑的不同基团取代物，由于苯并噻唑稳定性能高，难以在5V电压以下发生氧化聚合，而其含有取代基的衍生物由于取代基存在，电子离域化降低，因而更容易在5V电压以下发生氧化聚合，可以满足我们应用在5V体系的高电压锂离子电池电解液中。

本发明提供一种正极，包括正极集流体、位于正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层的表面具有聚合物膜，所述聚合物膜的组成为本发明所述的添加剂生成的聚合物。

本发明还提供了一种锂离子电池，包括壳体和容纳于壳体内的电芯、电解液，电芯包括正极、负极和介于正极与负极之间的隔膜，所述电解液为本发明提供的电解液和/或所述正极为本发明提供的正极。

本发明通过在电解液中添加本发明所述结构的苯并噻唑的衍生物，能够有效阻断电解液在正极表面发生氧化还原反应，可以保护正极不被损坏，同时保护电解液溶剂在高电位下不被氧化分解，延长电池在高电压下的寿命。

发明人经过大量实验发现，采用本发明所述结构的苯并噻唑的衍生物作为本发明特定的添加剂，在3.5V-4.2V电位下成膜的电解液添加剂，此类添加剂优先在正极表面形成一层保护膜，这层膜为聚合物膜，具有一定柔性，耐氧化性，以及稳定性，可有效阻碍电解液在正极发生氧化还原反应，保护电解液不被过度消耗，可保护正极不被损坏，同时也保护电解液溶剂在高电位下不被氧化分解，以此提高电池在高电压下的寿命。与现有技术的添加剂相比较，本发明特定的添加剂可实现将普通的电解液溶剂应用在5V高电压环境中，具有显著的效果，对本领域做出突出的贡献。