[发明专利]含新型添加剂的锂离子电池用电解液及锂离子电池

说明书

本发明提供一种能有效改善锂离子电池循环性能、存储性能以及安全性能的含新型添加剂的锂离子电池用电解液及锂离子电池。电解液包括电解液主体和含硅的二咪唑类化合物；锂离子电池包括正极片、负极片、隔膜以及所述电解液；含硅的二咪唑类化合物作为电解液添加剂时，能在锂离子电池的正极和负极材料界面形成具有优异电化学稳定性和离子导电性能的界面膜；同时该类添加剂由于具有Si‑N键的结构，可以与H₂O/HF反应，抑制LiPF₆与H₂O反应，降低HF含量，提高电解液的存储稳定性和热稳定性，改善电池的高温循环性能。本发明用于锂离子电池领域。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种含新型添加剂的锂离子电池用电解液及锂离子电池。

背景技术

为适应动力汽车、储能装置、数码电子器件的快速发展，迫切需要进一步提升锂离子电池的能量密度，提升的方法之一是使用三元高电压高镍材料。而该材料中镍含量较高，对电解液氧化活性较强，由该材料制成的电池存在高温存储和高温循环差的问题。目前常用的解决措施是寻找新型正负极成膜添加剂来改善锂离子电池正负极的界面情况，从而提升电池的高温存储和高温循环性能。

公开号为CN 110085913A的中国申请文献公开了《一种适用于高镍正极材料和硅碳负极材料的锂离子电池电解液及其制备方法》，该文献介绍了N,N-硫酰二咪唑SDI、氟代碳酸乙烯酯和三（三甲基硅烷）亚磷酸酯TMSPi组合来提升电池的高温存储性能和常温循环性能。该发明指出在锂离子电池首次充放电过程中，N,N-硫酰二咪唑SDI与氟代碳酸乙烯酯FEC可以在负极表面形成良好的SEI膜，从而提高电池的容量、循环性能和高温存储性能。同时N,N-硫酰二咪唑SDI与三（三甲基硅烷）亚磷酸酯TMSPi可以在正极表面形成一层致密的CEI膜，从而阻止正极材料中过渡金属的溶出，提高正极材料的循环稳定性。但是，这种添加剂组合的高温循环性能较差。

为解决上述技术问题，本发明通过在电解液中加入含硅的二咪唑类化合物来改善锂离子电池高温循环性能和高温存储性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足,提供一种能有效改善锂离子电池循环性能、存储性能以及安全性能的含新型添加剂的锂离子电池用电解液。

本发明还提供了一种包含上述电解液的锂离子电池，该锂离子电池具有极佳的循环性能、存储性能以及安全性能。

本发明所述含新型添加剂的锂离子电池用电解液所采用的技术方案是：该电解液包括电解液主体，它还包括新型添加剂，所述新型添加剂为如下结构式所示的含硅的二咪唑类化合物，

，

在上述结构式中，R1、R2各自独立地选自卤素原子、含氮原子基团或含有1～9个碳原子的基团，R3～R9分别独立地选自氢原子或含有1～9个碳原子的基团。

进一步地，所述含有1～9个碳原子的基团选自烷基、含氧烷基、卤代烷基、氰基或芳香基团中的一种或多种。

优选地，所述新型添加剂为但不限于如下化合物的一种或多种的组合：

。

再进一步地，所述新型添加剂占锂离子电池电解液总质量的0.1%～5%。

此外，所述电解液主体包括有机溶剂、锂盐、常规添加剂。

具体地，所述有机溶剂包括但不限于碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、1,3-二氧戊环、r-丁内酯、乙酸丙酯、丙酸丙酯中的一种或多种。