[发明专利]一种锂离子电池电解液、锂离子电池及应用

说明书

本发明属于电解液领域，具体为一种锂离子电池电解液，所述电解液中含相当于电解液总重的0.1％‑1％的具有不饱和烯键的取代基的咪唑类共价化合物。该电解液采用了具有不饱和烯键的取代基的咪唑类共价化合物作为添加剂，有效提高电池的高温存储和高温循环性能。同时，本发明还提供了锂离子电池及该添加剂的应用。

技术领域

本发明涉及电解液领域，具体为一种锂离子电池电解液、锂离子电池及应用。

背景技术

随着电动汽车市场的不断扩大，作为核心动力源的锂离子电池对性能的需求也越来越高。更高的能量密度、更长的续航里程、更长的使用寿命、更宽泛的使用条件、更严苛的安全标准都对动力电池领域的各个方面提出更严厉的要求。

从电解液的角度来讲，满足上述严苛的市场需求需要从电解液的基本组分溶剂、锂盐和添加剂几个方面做出革新。其中，添加剂的开发一直是电解液研发的重点工程。在当前碳酸酯类溶剂和LiPF6锂盐体系相对固定的情况下，新型高性能的添加剂一直是开发重点，也是提高市场竞争力的必要手段。

添加剂依作用机理可划分为成膜添加剂、防过充添加剂、正极保护添加剂、锂盐稳定剂等类别，依表现出的性能又可划分为高温添加剂、低温添加剂、低阻抗添加剂等。电池在高温环境下的使用情况通常是消费者关注的重点之一，高温存储性能和高温循环性能也是评测电池高温性能的重要指标。因而，开发新型的有效高温添加剂是提升电池性能的重要手段。

目前有文献证明部分咪唑类的添加剂可以有效的提高电池的综合性能。Rong等将新型咪唑类添加剂1-1’硫酰基咪唑应用在4.5V高电压测试条件下的NCM523/石墨体系中，研究结果发现1-1’硫酰基咪唑可以参与正负极成膜，形成稳定的电解液与正负极的界面，因而可以有效保护正负极材料，抑制电解液分解，延长电池循环性能，降低电池阻抗。Wang等将2-苯基咪唑应用在PC基的电解液中，并测试了在石墨扣电中的电化学性能。研究结果表明2-苯基咪唑可以在石墨负极形成稳定SEI膜，从而可以保护石墨负极避免剥落，并可以有效阻止PC的共嵌和避免电解液的分解，大幅度提高电池循环寿命。Wotango等发现1-三甲基硅咪唑可以与电解液中的痕量水结合，抑制LiPF6分解，并提高SEI膜的离子传输能力。张鹏等在专利中声明N一元取代不饱和咪唑可以在石墨表面成膜，取得优异的电池循环性能。这些研究结果表明咪唑类物质有潜力成为优异的添加剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液，该电解液采用了具有不饱和烯键的取代基的咪唑类共价化合物作为添加剂，有效提高电池的高温存储和循环性能。同时，本发明还提供了锂离子电池及该添加剂的应用。

在不做特殊说明的情况下，本发明的％、份均为重量百分比和重量份，M代表mol/L。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种锂离子电池电解液，所述电解液中含相当于电解液总重的0.1％-1％的具有不饱和烯键的取代基的咪唑类共价化合物。

在上述的锂离子电池电解液中，所述咪唑类共价化合物为1-乙烯基咪唑、1-乙烯基咪唑、1-苯基咪唑、1-烯丙基咪唑、1-烯丁基咪唑、1-异烯丙基咪唑、1-烯戊基咪唑、2-乙烯基咪唑、4-乙烯基咪唑、2-苯基咪唑、2-4-二苯基咪唑、2-烯丙基咪唑、2-烯丁基咪唑、1-H咪唑-1-基乙腈。

在上述的锂离子电池电解液中，所述电解液为碳酸酯基电解液。

在上述的锂离子电池电解液中，所述碳酸酯基电解液中碳酸酯溶剂占电解液总重超过80％。

在上述的锂离子电池电解液中，所述电解液为碳酸丙烯酯与碳酸乙烯酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯中一种或多种混合形成的的混合溶剂体系。

在上述的锂离子电池电解液中，所述电解液中，电解质为六氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂中的一种或几种的组合，所述锂盐占电解液总重的10％-15％。