[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池

说明书

为克服现有电解液添加剂难以兼顾电池的高低温性能的问题，本发明提供了一种锂离子电池非水电解液，包括溶剂、锂盐以及聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括有序或无序排列的至少一个的结构单元A以及结构单元B1和结构单元B2中的至少一个：其中，R、R₁、R₂各自独立地选自含1‑5个碳原子的官能基团。同时，本发明还公开了包括上述非水电解液的锂离子电池。本发明提供的非水电解液能够有效提高锂离子电池的高低温循环性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其具有高的能量密度和高功率、较长的循环寿命及高安全性、较宽的工作温度范围及无记忆效应等特点，广泛应用于3C消费类电子产品领域。随着各国大力倡导新能源和低碳经济的背景下，未来随着电动汽车及储能设备的快速增长，锂离子电池具有巨大的应用前景。

在非水电解液锂离子电池中，非水电解液在正负极之间起着输送和传导电流的作用，是决定电池高低温性能的关键因素。添加剂能显著提高锂离子电池的容量保持率和循环寿命等性能。在首次充电过程中，添加剂首先在负极表面发生还原分解反应，产生烷氧基锂，碳酸锂等物质，形成一层良好的SEI膜。SEI膜不溶于有机溶剂，且SEI膜致密，热稳定性和化学稳定性好，能够在允许锂离子自由进出电极的同时阻止溶剂分子穿越，从而抑制溶剂分子共插对电极的破坏，提高电池的循环效率和可逆容量等性能。因此，SEI膜质量决定了锂离子电池性能。

随着科技的发展，锂离子电池在不同领域的广泛应用，市场对锂离子电池各项性能提出更高的要求。科研工作者通过在电解液中添加不同的负极成膜添加剂(如碳酸亚乙烯酯，氟代碳酸乙烯酯，碳酸乙烯亚乙酯)改善SEI膜的质量，从而提高电池的循环寿命和可逆容量等性能。其中，日本特开2000-123867号公报中提出了通过在电解液中添加碳酸亚乙烯酯来提高电池性能。碳酸亚乙烯酯能够优先于溶剂分子在负极表面发生还原分解反应，其还原产物会发生聚合生成聚烷氧基碳酸锂化合物，这种有韧性高分子网状物，在负极表面形成钝化膜，阻止电解液在电极表面进一步分解，改善电池性能的循环性能。但碳酸亚乙烯酯的阻抗较大，难以兼顾电池的低温性能。还有与碳酸亚乙烯酯结构相似的氟代碳酸乙烯酯、碳酸乙烯亚乙酯等也都难以兼顾电池的高低温性能。CN 105702919 A公布了用一种聚碳酸亚乙烯酯共聚物制备锂电池电极的方法，该聚合物添加剂难溶于碳酸酯电解液，一般在电极制备时使该聚合物添加剂在锂金属表面形成稳定的保护涂层，成膜质量无法与电化学形成的钝化膜相比，其锂电池阻抗较大，高低温性能改善有限。

发明内容

针对现有电解液添加剂难以兼顾电池的高低温性能的问题，本发明提供了一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明一实施例提供一种锂离子电池非水电解液，包括溶剂、锂盐以及聚合物添加剂，所述聚合物添加剂包括有序或无序排列的至少一个的结构单元A以及结构单元B1和结构单元B2中的至少一个：

其中，R、R₁、R₂各自独立地选自含1-5个碳原子的官能基团。

根据本发明提供的非水电解液，加入了包括结构单元A以及结构单元B1和结构单元B2中的至少一个的聚合物添加剂，聚合物添加剂能够优先于溶剂分子发生还原分解反应，其反应产物在电极表面形成一层特殊的钝化膜，该特殊的钝化膜能够抑制溶剂分子进一步分解，并且，由于该聚合物添加剂同时含有结构单元A以及结构单元B1和/或结构单元B2，其形成的钝化膜相比于传统碳酸乙烯酯或者聚碳酸亚乙烯酯共聚物形成的钝化膜稳定性更好。此外，由于该钝化膜能够更加有效阻止溶剂分子、锂盐分子的进一步分解，致使钝化膜中高阻抗的LiF成分较少，有利于锂离子通过，从而能够明显改善电池的高温储存及低温性能。