[发明专利]一种锂二次电池用电解液和锂二次电池

说明书

本发明属于锂离子电池材料领域，公开了一种锂二次电池用电解液添加剂和锂二次电池。所述电解液添加剂为苯磺酸(磷酸)酐类化合物、苯磺酸(全硅酸)酐类化合物、苯磺酸(硼酸)酐类化合物及其衍生物。本发明使用苯磺酸(磷酸)酐类化合物、苯磺酸(全硅酸)酐类化合物、苯磺酸(硼酸)酐类化合物及其衍生物作为锂二次电解液的添加剂，该添加剂能够在活性材料表面形成一层薄且均匀的有机锂化合物，它不仅能有效地降低锂离子电池的内阻，而且还可以解决电解液在高温/高电压条件下的存储性能和安全性能，显著提高了锂离子电池的容量保持率和循环性能。

技术领域

本发明涉及锂二次电池材料领域，具体为一种锂二次电池电解液、锂二次电池。

背景技术

在传统化石能源日益枯竭与环境保护的双重作用下，锂离子电池的发展应用上升到了一个全新的阶段。然而以三元材料、磷酸铁锂为正极，石墨为负极的锂离子电池体系的能量密度已经远远不能满足电动汽车对电池的要求。因此提升高锂离子电池比的能量密度成为了当前的研究热点。研究表明提升电压有利于提升锂离子电池的能量密度，但是商用的电解液在高压/高温条件下，极易发生剧烈的氧化分解反应，不仅造成活性材料形貌、结构发生坍塌，而且伴随着大量副反应的发生，产生气体，导致电池膨胀，加速电池衰减，显著降低锂离子电池的循环寿命。

申请人中南大学于2015年提出了一项发明专利申请ZL201510566327.X，公开了一种磺酸酯类稳定剂和含该磺酸酯类稳定剂的非水电解液，该发明提供的磺酸酯类稳定剂结构含有磺酸基团，中心硫原子电负性强，能够优先被氧化，能很好的抑制电解液分解产生的HF含量，起到稳定电解液成分的作用，从而稳定了电解液的酸度和色度，因此含此种稳定剂的非水电解液能够长时间保持稳定。具体来说，其公开了对甲基苯磺酸取代物；邻甲基苯磺酸取代物；以及C4，C5取代苯磺酸取代物，其解决的技术问题是如何长时间保持电解液稳定。

申请人宇部兴产株式会社于2008年提出了一项发明专利申请CN200880006711.2，其公开了一种作为药物、农药、电子材料、高分子材料等的中间原料或电池材料有用的烷基磺酸二叔丁基苯基酯化合物、烷基磺酸叔丁基苯基酯化合物、芳基磺酸二叔丁基苯基酯化合物、芳基磺酸叔丁基苯基酯化合物，以及使用上述化合物得到的具有优异的循环特性等电池特性的锂二次电池用非水电解液、及锂二次电池。该发明涉及一种锂二次电池用非水电解液、及锂二次电池以及化合物，所述锂二次电池用非水电解液的特征在于，在电解质盐溶解于非水溶剂所得的非水电解液中，含有0.01质量％以上10质量％以下的烷基磺酸二叔丁基苯基酯化合物、烷基磺酸叔丁基苯基酯化合物或芳基磺酸二叔丁基苯基酯化合物、芳基磺酸叔丁基苯基酯化合物。该方案主要公开了基于苯磺酸且取代基为烷基的情况，其主要用于解决传统方案循环性能差的问题。

申请人中南大学于2014年提出了一项发明专利申请CN201410162949.1，其公开了一种改善锰酸锂动力电池高温性能的电解液及锰酸锂动力电池，该电解液包括75wt％-88wt％的非水有机溶剂、10wt％-17wt％的锂盐、0.5wt％～6wt％的成膜添加剂、0.5wt％～5wt％的高温添加剂、0.5wt％～3wt％的表面活性剂以及0.001wt％～1wt％的稳定剂；该电解液通过控制非水有机溶剂比例，LiPF₆与新型锂盐组合的应用，并加入具有协同效应的成膜添加剂、高温添加剂、表面活性剂和稳定剂，抑制尖晶石LiMn₂O₄在高温下的容量衰减。使用该电解液的锰酸锂动力电池的高温循环性能得到显著提升。其采用的是甲基苯磺酸异氰酸酯，其解决的技术问题是，如何提高锰酸锂动力电池高温性能。

上述现有技术均是以甲基苯磺酸或磺酸氰酸酯为基础进行添加剂的功能基团的添加来实现各种电学性能的改善。

本申请所要解决的技术问题是：在上述的电解液添加剂的基础上，能否提出更为优异的添加剂以提高锂离子电池在高温高压下的循环寿命，效降低内阻。

发明内容