[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，包括有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，按在锂离子电池电解液中的质量百分含量，所述添加剂组成为：芳基含硫酯类化合物0.1‑5％，硼锂盐0.2‑5％。本发明还公开了包括正极、负极、隔膜和该锂离子电池电解液的锂离子电池。本发明有效解决了锂离子二次电池的循环寿命和安全性较差，以及高电压下的容量衰减问题。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种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

面对日益突出的能源危机和环境污染,锂离子电池作为一种新型高能绿色储能装置广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和规模化储能等重要产业领域,其当前发展的主要目标是提高能量密度及降低成本。正极材料是锂离子电池重要的组成部分,其成本约占电池成本的30％～40％,且目前整个电池的比能量主要受限于正极材料的比容量,因此急需开发高比能量、低成本、长寿命且安全的新型正极材料。高镍三元材料是一种极具发展前景的材料,与传统的LiCO2相比具有成本低、高容量、低毒性等优点。NCA正极材料(LiNi0.80Co0.15Al0.05O2)是研究颇为广泛的一种高镍三元材料，由于其高容量(～200mAh·g-1)和相对较好的热稳定性而备受关注,然而这类高镍材料的首次库仑效率较低,材料的循环性能有待改进以及材料的热稳定性有待进一步提高。再者，高镍材料制备过程中对环境和工艺要求很高，电池体系中的微量水分难以去除，降低了电池的循环寿命，尤其是搭配容易发生体积膨胀的硅碳负极后，高低温性能和循环寿命很难兼顾。随着纯电动汽车(EVs)及混合电动汽车(HEVs)的快速发展,人们对LIBs的能量密度、循环寿命以及安全性要求不断提高.然而,在传统电解液体系中,三元正极材料在高电压、高温下会发生剧烈的结构变化和界面副反应，给实际应用带来巨大挑战,尤其是高镍三元材料的循环寿命和安全性。其中，开发适配的电解液添加剂是提高锂离子电池电化学性能最经济有效的方法之一。

如中国专利公开号CN109888386A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。该发明所述锂离子电池电解液包含锂盐、有机溶剂和添加剂，其中，添加剂中包含含硫化合物M和N作为添加剂。所述化合物M为链状含硫酯类结构。所述添加剂M在正负极界面均能参与钝化膜的形成，提升高温性能并抑制电池产气，添加剂N对提升电池循环性能和调节阻抗有较好的效果，通过化合物M和N的联合使用可以优化电池体系的循环性能和储存性能，并且使电池体系具有较低的阻抗，达到电池高低温性能兼顾的综合效果。不足之处是含硫化物N化学性质不稳定，对存储和使用环境要求很高，且酸度和色度表现差。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池。本发明有效解决了锂离子二次电池的循环寿命和安全性较差，以及高电压下的容量衰减问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种锂离子电池电解液，包括有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，按在锂离子电池电解液中的质量百分含量，所述添加剂组成为：

芳基含硫酯类化合物 0.1-5％

含硼锂盐 0.5-5％

作为本发明的优选实施方式，所述芳基含硫酯类化合物结构式如下所示：

其中R₁，R₂分别独立地选自氢原子、氧原子、氟原子、1-4个碳的烷基、烯基、炔基、腈基、氟代烷基、氧烷基，且R₁，R₂中至少有一个芳基。所述芳基含硫酯类化合物更优选以下结构式所示化合物中的至少一种：