[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，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：(a)丁二酰亚胺的碱金属离子取代物及其衍生物，所述丁二酰亚胺的碱金属离子取代物及其衍生物如结构式1所示：其中，R1选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种，R2和R3各自独立的选自氢原子、氟原子、碳含量大于或等于1的烷基、烯烃基、烷氧基或芳香基中的任意一种；(b)丁二酰亚胺的离子形态衍生物，所述丁二酰亚胺的离子形态衍生物如化合物A所示：此电解液可提高电池的循环、倍率和高温性能，尤其适用于高镍体系下的锂离子电池。

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镍含量，这是电池发展的趋势，也是新能源汽车发展的必然要求。这是由于在同等截止电压下，镍含量越高的三元正极材料可以脱出更多的Li⁺，从而实现更高容量的输出；然而，大量Li⁺的脱出后的高锂离态正极材料的结构十分不稳定，进而带来材料循环容量衰减和热稳定性下降的问题。从这一角度讲，高容量与结构稳定性并不能兼顾。具体来说，在高镍材料的充电过程中，当电压大于4.2V时，会出现H2至H3相的转变，并伴随晶胞沿c轴方向上的突然收缩，导致较大的体积变化并产生微应力，引起颗粒裂纹的产生，因此高镍体系材料的工作电压一旦进入到这一区域内就进入了一个非稳定区域。而长期循环的过程中这个非稳定状态持续扩大，最终造成颗粒破裂，进而导致CEI膜的破裂与再形成，不但大量消耗了电解液，而且正极的脱锂嵌锂性能也随之下降，这便是导致高镍体系材料容量衰减的最直接原因，也是高镍体系材料的电压突破不了4.2V的最直接原因。基于此，很多研究致力于抑制H3相的形成，目前主要研究思路是通过正极包覆的方式或者通过开发电解液新型正极成膜添加剂的方式来实现，普遍会出现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高温性能，尤其适用于高镍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：

(a)丁二酰亚胺的碱金属离子取代物及其衍生物，所述丁二酰亚胺的碱金属离子取代物及其衍生物如结构式1所示：

其中，R1选自Li、Na、K、Rb、Cs中的任意一种，R2和R3各自独立的选自氢原子、氟原子、碳含量大于或等于1的烷基、烯烃基、烷氧基或芳香基中的任意一种；

(b)丁二酰亚胺的离子形态衍生物，所述丁二酰亚胺的离子形态衍生物如化合物A所示：