[发明专利]一种非水电解液及含有该非水电解液的电池

说明书

本发明公开了一种非水电解液、含有该非水电解液的电池，该非水电解液包括锂盐、有机溶剂和含有杂环的硅烷类添加剂，本申请在非水电解液中添加的添加剂能在正极附近发生电解聚合，生成的聚合物附着在正极表面形成界面膜对正极材料进行保护，同时链状的硅烷分子部分形成单分子膜层存在于界面膜层表面，可作为界面膜的保护层，有效阻挡电解液溶剂分子与界面膜层之间的接触，减少副反应的发生，从而降低了电解液的劣化，提升电池寿命。

技术领域

本发明涉及非水电解液领域，具体地，涉及一种非水电解液及含有该非水电解液的电池。

背景技术

锂离子电池具有高能量密度、高开路电压，无记忆效应、低自放电等有优点，广泛应用于消费电子产品、军用产品、航空产品中。当前，锂离子电池的材料主要有锰酸锂、钴酸锂、三元材料、磷酸铁锂等，其充电截止电压一般不超过4.2V。近年来，随着锂离子电池应用的拓展，高能量密度的锂离子电池成为人们关注的对象，而高电压(5V)正极材料是比较热门的研究方向之一，其主要是通过提高正极材料的充电深度来实现电池能量密度的提高。然后，在提高正极材料电压的同时，而与高电压正极材料匹配的电解液也成为重中之重，这主要是因为电池在高电压下运行下，电解液会容易在与正极材料的界面上发生寄生反应(普遍为氧化分解反应)，从而导致电池的寿命衰减。提升电解液氧化分解电位以及正极表面形成钝化膜是解决电解液在正极材料界面分解的主要方法，前者主要是靠寻求新型溶剂来提升电解液整体的稳定性，从而减少电解液的副反应，提升电池寿命；后者多为选择一种或几种牺牲型的添加剂，可在电解液发生分解之前预先正极表面发生氧化分解反应行成一层可以阻碍电解液与正极发生副反应的的膜层，阻碍电解液的进一步分解，以此来提升电池的寿命。

然而，选择新型溶剂替换现有溶剂体系，存在一定的问题，如电导率低，或有粘度大等缺点。而应用添加剂改善也是一个很好地折衷，目前大多添加剂都以提高整个电解液体系的氧化分解电位为出发点，因而会存在电解液中少量溶剂在高电位下依然会被氧化分解的可能，从而造成电解液最终还是被消耗殆尽，造成电池循环过程中发生容量跳水。而正极成膜型添加剂也存在此类缺点，膜层由于与电解液接触会受到电解液的侵蚀造成破损。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种非水电解液，该电解液锂盐、有机溶剂和添加剂，其特征在于，所述添加剂具有式(1)所示的结构：

其中，所述R1、R2中的一个为碳原子，另一个选自硫原子、氧原子、氮原子中的一种；M1、M2、M3各自独立地选自氢原子、烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、苯基中的一种；N1、N2、N3各自独立地选自氢原子、烷基、卤代烷基、烷氧基、卤代烷氧基、苯基、含氧杂环、含氮杂环、含硫杂环中的一种；其中，卤代烷基、卤代烷氧基中的卤素为F、Cl和Br中的一种。

优选的，M1、M2、M3、N1、N2、N3各自独立地选自1至5个碳原子数的烷基、1至5个碳原子数卤代烷基、1至5个碳原子数的烷氧基、1至5个碳原子数的卤代烷氧基中的一种。

优选的，M1、M2、M3、N1、N2、N3各自独立地选自1至5个碳原子数的氟代烷基、1至5个碳原子数的氟代烷氧基中的一种。

优选的，M1、M2、M3中至少有一个选自H原子。

优选的，所述苯基选自苯环、卤代苯环、硝基苯、氨基苯中的一种，其中，卤代苯环中卤素原子选自F、Cl和Br中的一种。

优选的，所述含氧杂环、含氮杂环、含硫杂环包括五元杂环或六元杂环。

优选的，所述添加剂选自二甲基二(乙-噻吩)硅烷、三乙氧基-2-噻吩硅烷、三乙氧基-2-呋喃硅烷、1-(三异丙基甲硅烷基)吡咯、三甲硅基乙-噻唑和2-(叔丁基二甲基硅烷基)噻唑中的一种或多种。

优选的，以所述有机溶剂和锂盐的总质量为基准，所述的添加剂的含量为0.05-50重量份。