[发明专利]一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池，所述电解液包括锂盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯和第一类添加剂，所述第一类添加剂选自氟代醇锂类化合物。本发明的锂离子电池电解液具有抑制电解液酸度上升、防止电解液变色，提高电解液容量保持率等优点。

技术领域

本发明涉及锂离子电池电解液，具体涉及一种包含硫酸乙烯酯的锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。

背景技术

电解液是锂离子电池的“血液”，承担着输运锂离子的重任，能够直接影响锂离子电池的性能。目前商用电解质锂盐主要是LiPF₆，其极易发生热分解反应和水解反应生成PF₅、HF。而PF₅和HF会催化碳酸乙烯酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)等溶剂分子发生聚合反应，产生含共轭双键的聚合物，使得电解液变色。

硫酸乙烯酯(简称DTD)具有明显降低电池内阻的优势，目前已广泛作为电解液添加剂使用，尤其是在高镍NCM电池中，可有效抑制电池循环过程中容量衰减，减少高温放置后的电池膨胀。然而DTD的稳定性较差，配置成电解液后，容易导致电解液酸度和色度超标,对电池性能产生较大影响。因此，含DTD电解液不利于运输和储藏，极大地限制了其在电解液中的应用前景。

目前，未见有关于可以抑制含DTD电解液酸度和色度的添加剂的报道。本申请采用常见的电解液稳定剂种类用于含DTD电解液，研究发现存在如下缺陷：

(1)硅氮烷类化合物，如专利CN105470563A公开的六甲基硅氮烷，能够与HF发生反应，有效减少电解液中的HF含量。但将硅氮烷化合物应用于含DTD电解液中，极易产生白色不溶沉淀物。

(2)亚磷酸酯类化合物，如专利CN105895954A公开的亚磷酸三苯酯，具有抗氧化作用，可以缓解电解液常温存储过程中的色度上升。但亚磷酸酯类化合物对于含DTD电解液的酸度抑制作用非常小，且该类化合物具有较大的刺激性气味，对身体健康有害，不适于产业化生产。

(3)碳二亚胺类化合物，如专利US6077628A中公开的环己基碳二亚胺，可在电解液中发生缓慢水解反应，其碱性水解产物可缓慢捕捉电解液中微量HF，但用于含DTD电解液中，同样容易产生白色沉淀物。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种抑制含DTD电解液酸度上升、防止电解液变色，改善电池电化学性能，尤其提高电池容量保持率的锂离子电池电解液。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种锂离子电池电解液，包括锂盐、非水溶剂和添加剂，所述添加剂包括硫酸乙烯酯和第一类添加剂，所述第一类添加剂选自下述通式(I)所示的氟代醇锂类化合物：

其中，R₁、R₂、R₃独立地选自氢、卤素、C₁-C₂₀烷基、C₁-C₂₀卤代烷基，所述卤素选自氟、氯、溴和碘；优选地，R₁、R₂、R₃独立地选自氢、氟、C₁-C₁₀烷基、C₁-C₁₀氟代烷基；更为优选地，R₁、R₂、R₃独立地选自氢、氟、甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、三氟甲基、三氟乙基、五氟乙基、六氟丙基、八氟丁基、十氟戊基。

为了进一步抑制锂离子电池电解液的酸度，优选地，所述添加剂还包括第二类添加剂，所述第二类添加剂选自异氰酸酯类化合物，所述异氰酸酯类化合物包含1～3个-N＝C＝O基团；优选地，所述异氰酸酯类化合物包含2个-N＝C＝O基团。