[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池

说明书

本发明公开了一种锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包括至少一种具有下式所示结构的氨基硅烷添加剂：其中，R₁、R₂和R₃分别独立地选自烷基和氟代烷基中的任意一种；R₄和R₅可以形成双键，也可连接形成五元环。本发明还公开了包括正极片、隔离膜、负极片和该锂离子电池非水电解液的锂离子电池。本发明电解液中的氨基硅烷添加剂能够除水除酸，同时氨基硅烷添加剂与水/氢氟酸反应生成的中间体参与正极成膜，抑制了溶剂的氧化分解和金属离子溶出，改善了负极界面动力学性能，从而提高了锂离子电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高工作电压、高能量密度、长寿命、宽工作温度范围和环境友好等优点被广泛应用于3C数码产品、电动工具、电动自行车及乘务车等。

电解液作为锂离子电池中几大主材之一，具有不可或缺的作用，被誉为锂离子电池的“血液”。然而锂离子电池电解液中最关键的部分是添加剂，如负极成膜添加剂，正极成膜添加剂、稳定剂、除水剂及除酸剂等。电解液在制造过程中，不可避免的会带入一些水份，而电解液中痕量水会造成电解质锂盐如六氟磷酸锂的反应，产生HF和磷酸化合物(HPO₂F₂，H₂PO₃F和H₃PO₄)，酸类物质会腐蚀正负极钝化膜，导致金属离子溶出以及电解液的分解反应。六氟磷酸锂的热稳定性差，在高温条件下，会发生分解产生LiF和PF₅，具有路易斯酸性的PF₅会催化溶剂和添加剂的分解，导致锂离子电池电化学性能急剧衰减。

因此，需要开发新型除水除酸添加剂，从而更好的提高锂离子电池的电化学性能。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明提供了一种锂离子电池非水电解液及锂离子电池，该电解液中的氨基硅烷添加剂能够除水除酸，同时氨基硅烷添加剂与水/氢氟酸反应生成的中间体能参与正极成膜，抑制溶剂的氧化分解和金属离子溶出，改善负极界面动力学性能，从而提高锂离子电池的电化学性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种锂离子电池非水电解液，包括非水有机溶剂、电解质锂盐和添加剂，所述添加剂中包括至少一种具有下式所示结构的氨基硅烷添加剂：

其中，R₁、R₂和R₃分别独立地选自烷基和氟代烷基中的任意一种；R₄和R₅可以形成双键，也可连接形成五元环。

优选地，所述氨基硅烷添加剂选自具有以下结构的化合物中的至少一种：

优选地，所述氨基硅烷类添加剂在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量为0.01％～2.0％。

优选地，所述的锂离子电池非水电解液还包括常规添加剂，所述常规添加剂选自氟代碳酸乙烯酯、亚乙烯碳酸酯、己二腈、硫酸乙烯酯、1,3-丙烷磺酸内酯、1,3-丙烯磺酸内酯、乙烯基碳酸亚乙烯酯、硫酸乙烯酯和三(三甲基)硅烷硼酸酯中的一种或多种。

更优选地，所述常规添加剂选自氟代碳酸乙烯酯(FEC)、碳酸亚乙烯酯(VC)、1,3-丙烷磺酸内酯(PS)中的一种或多种。

优选地，所述常规添加剂在锂离子电池非水电解液中的质量百分含量为0.5％～2.5％。

优选地，所述电解质锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂和二氟磷酸锂中的一种或多种。