[发明专利]一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池

说明书

本发明提供一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池，非水电解液包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，添加剂包括硫代尿嘧啶类化合物，所述硫代尿嘧啶类化合物于电解液中的质量百分比为0.01～5％，硫代尿嘧啶类化合物的结构式如下，其中，X为氧原子或硫原子，R1、R2、R3、R4各自独立的选自卤素、氢基、C₁‑C₆的碳氢化合物、C₁‑C₆的卤代烷烃、腈基、酯基和羰基中的一种。硫代尿嘧啶类化合物可优化正极和电解液界面，降低正极的表面活性，抑制电解液的氧化分解。‑N‑结构能与F‑络合，吸收反应形成的HF，能有效避免SEI与CEI膜被腐蚀与再形成而消耗电解液，从而提高循环性能；硫代羰基结构使成膜更薄，更有韧性、阻抗更低，有助于提升低温性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，涉及一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池。

背景技术

锂离子电池由于具有高比能量、无记忆效应、循环寿命长等优点被广泛应用于3C数码、电动工具、航天、储能、动力汽车等领域，电子信息技术及消费产品的快速发展对锂离子电池高电压以及高能量密度能提出了更高的要求。在锂离子电池中，高电压三元正极材料(NCM或者NCA)由于能量密度高、环境友好、循环寿命长等优点，被广泛的应用于手机、笔记本电脑等便携式电子设备以及电动车、大型储能装置中，但是由于市场对电池的能量密度要求越来越高，使得商用三元正极材料锂离子电池难以满足使用要求。

目前，研究表明提升三元电极材料能量密度的有效途径之一是提高电池的工作电压，这是电池发展的趋势，也是新能源汽车发展的必然要求。然而三元动力电池工作电压提高后，电池的充放电循环等性能却下降。原因可能是：一方面是正极材料在高电压下不够稳定，另一方面是电解液的与材料的匹配性不佳，普通的电解液在高电压的条件下会氧化分解，从而导致电池高温储存性能差、高温循环性能差、低温放电性能差及安全性差，因此，研发适合高电压三元材料体系的锂离子电池电解液迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种锂离子电池非水电解液及含该非水电解液的锂离子电池，此电解液可提高电池的循环和低温性能，尤其适用于高电压体系下的锂离子电池。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种锂离子电池非水电解液，包括锂盐、非水有机溶剂和添加剂，所述添加剂包括硫代尿嘧啶类化合物，所述硫代尿嘧啶类化合物于电解液中的质量百分比为0.01～5％，所述硫代尿嘧啶类化合物的结构式如下，

其中，X为氧原子或硫原子，R1、R2、R3、R4各自独立的选自卤素、氢基、C₁-C₆的碳氢化合物、C₁-C₆的卤代烷烃、腈基、酯基和羰基中的一种。

相对现有技术，本发明的锂离子电池非水电解液的添加剂包括0.01～5％的硫代尿嘧啶类化合物，硫代尿嘧啶类化合物的使用可优化正极和电解液界面，降低正极的表面活性，抑制电解液的氧化分解。其中-N-结构能与F-络合，吸收反应形成的HF，能有效避免SEI与CEI膜被腐蚀与再形成而消耗电解液，从而提高电池的循环性能；且硫代羰基结构成膜更薄，更有韧性、阻抗更低，有助于提升锂离子电池的低温性能。因而，本发明采用一种特殊结构的尿嘧啶化合物，可在提高电池循环性能的同时还能兼顾低温性能。

进一步的，所述硫代尿嘧啶类化合物于电解液中的质量百分比为0.01～0.5％。

进一步的，所述硫代尿嘧啶类化合物选自下述式1至式7中的一种，

进一步的，所述锂盐选自六氟磷酸锂、二氟磷酸锂、双草酸硼酸锂、二氟草酸硼酸锂、二氟草酸磷酸锂、四氟硼酸锂、四氟草酸磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂和双氟代磺酰亚胺锂中的至少一种。